JP2004159425A - Driving gear, lens unit, and camera - Google Patents

Driving gear, lens unit, and camera Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a driving gear, a lens unit, and a camera capable of raising a driving efficiency while size is reduced. <P>SOLUTION: There are provided a vibrator 30 comprising a piezoelectric element, a drive shaft 23 provided around a shaft for free rotation, and a driven member 22 screwed with a thread part 23A of the drive shaft 23. The drive shaft 23 is rotated by the vibration of a vibrator 30 abutted to its peripheral surface, and the driven member 22 is reciprocated in the axial direction of the drive shaft 23. So, no such complex structure as an electromagnetic motor along with accompanied gear and cam ring is required, for a simpler and smaller structure. Since the thread part 23A is screwed with the driven member 22 for driving, the energy loss due to friction, etc. is less for higher drive efficiency. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動装置、レンズユニット、および、カメラに関する。より詳しくは、圧電素子を用いた振動体により被駆動部材を駆動する駆動装置、および、この駆動装置を用いてレンズを駆動するレンズ駆動機構を備え、カメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、顕微鏡および双眼鏡等に搭載されるレンズユニットに関する。さらに、前記駆動装置によりレンズを駆動するレンズ駆動機構を備えた、カメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ等のカメラに関する。
【0002】
【背景技術】
従来、カメラ等の精密機器を構成する可動部品を駆動する駆動装置としては、電磁モータの駆動力により被駆動部材を駆動するもの(例えば、特許文献1参照)が一般的に用いられている。
【0003】
特許文献1に開示された電磁モータを用いたレンズの駆動装置では、レンズユニット内に配置された被駆動部材としての複数のレンズ群と、レンズユニットの外側に設けられた電磁モータとが歯車やカム環を介して接続されている。そして、電磁モータに連動して歯車やカム環が回転し、この回転に伴って各レンズ群が光軸に沿って進退移動してズーミングおよびフォーカス調整が行われる。
しかし、このような電磁モータを用いた駆動装置では、大きな駆動力が得られるものの、レンズユニットの外側に大きな電磁モータを設ける必要があり、レンズユニットが大型化してしまうという不都合がある。
【0004】
レンズユニットの大型化を招かず小型化できる駆動装置として、圧電素子の変形によりレンズを駆動するもの(例えば、特許文献2ないし4参照)が提案されている。
【0005】
特許文献2ないし4に開示された圧電素子を用いた駆動装置は、被駆動部材としてのレンズおよびレンズ保持枠と、このレンズ保持枠と摩擦結合された駆動軸と、この駆動軸が固定された圧電素子とを備えて構成されている。
そして、この駆動装置では、圧電素子に所定の波形を有する電圧を印加することで、圧電素子が駆動軸に沿った方向に伸縮振動し、この伸縮振動が駆動軸に伝達されて、駆動軸に摩擦結合された被駆動部材が駆動される。すなわち、圧電素子に印加する電圧は駆動方向については緩やかに変位し、逆方向については急速に変位するようなパルス波形を有している。そして、駆動方向については駆動軸との摩擦力により被駆動部材が移動し、逆方向については被駆動部材の慣性力が摩擦力を上回って移動しないため、被駆動部材は、所定の駆動方向に駆動されることになる。
【0006】
従って、特許文献2ないし4の駆動装置では、前述の特許文献1の駆動装置のようにレンズユニットの外側に大きな電磁モータを設ける必要がなく、また、この電磁モータの駆動力を被駆動部材に伝達するための歯車やカム環等の複雑な構造も必要ない。従って、特許文献2ないし4の駆動装置によれば、レンズユニットを小型化し、その構造を単純化することができる。
【0007】
【特許文献1】
特開平10−161001号公報 (第3−4頁)
【特許文献2】
特開平7−274546号公報 (第3−4頁)
【特許文献3】
特開平8−66068号公報 (第3−4頁)
【特許文献4】
特開平4−69070号公報 (第3−5頁)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献2ないし4の駆動方法では、電圧を印加した際に圧電素子が伸縮する動きを駆動軸に直接伝達し、この駆動軸とレンズ保持枠との摩擦結合により被駆動部材を駆動するものである。このような構成では、被駆動部材を高速に駆動するには、駆動軸を大きく移動させる必要があり、すなわち、圧電素子に大きな伸縮変位を生じさせる必要があるので、圧電素子の伸縮方向のサイズが大型化してしまうという問題がある。
また、被駆動部材は、その駆動方向について駆動軸との摩擦力によって保持されているが、この摩擦力が小さいと被駆動部材が容易に移動して安定せず、また、摩擦力が大きいと駆動時のエネルギーロスが大きくなるため、駆動効率が悪化するという問題がある。
【0009】
そこで、本発明の目的は上記問題点に鑑み、小型化を図りながら、駆動効率を十分に高めることができる駆動装置、レンズユニット、および、カメラを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の駆動装置は、圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、軸回りに回転自在に設けられ、ねじ部が形成された駆動軸と、前記駆動軸のねじ部に螺合された被駆動部材とを備え、前記振動体は、前記駆動軸の周面に当接され、前記振動体の振動によって前記駆動軸が回転運動するとともに、前記被駆動部材が前記駆動軸の軸方向に沿って進退駆動されることを特徴とする。
【0011】
この際、本発明では、前記被駆動部材は、前記駆動軸に沿った異なる位置に複数設けられ、これらの被駆動部材が螺合される前記ねじ部は、各々の被駆動部材の位置ごとに所定のねじ形状に形成され、前記被駆動部材は、それぞれ前記ねじ形状に応じて進退駆動されることが望ましい。
なお、ここで、ねじ形状とは、ねじのピッチ、方向、径を意味する。
【0012】
また、本発明の駆動装置は、圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、所定方向に沿って進退移動自在に設けられた駆動部材と、前記駆動部材に固定された被駆動部材とを備え、前記振動体は、前記駆動部材の表面のうちの前記進退移動方向に沿った表面に当接され、前記振動体の振動によって前記駆動部材および前記被駆動部材が一体に進退駆動されるという構成を採用することも可能である。
【0013】
この際、本発明では、前記被駆動部材には、当該被駆動部材の進退移動を伝達するリンク機構を介して連動部材が連結され、前記連動部材は、前記被駆動部材の進退移動に連動し、当該移動方向に沿って駆動されることが望ましい。
なお、ここで、リンク機構としては、カム板やカム環、歯車、ラック、ベルト、ウォームギア等を用いて、被駆動部材の運動を連動部材に伝達できるものが採用できる。
【0014】
さらに、本発明の駆動装置は、圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、円筒状の保持部材と、この保持部材の内周面に沿って回転自在に設けられ、前記振動体が固定された被駆動部材とを備え、前記保持部材の内周面および前記被駆動部材の外面のいずれか一方には、他方に設けられた螺旋状のカム溝に係合するカムが設けられ、前記振動体は、前記保持部材の内周面に当接され、前記振動体の振動によって、前記被駆動部材が前記保持部材の内周面に沿って回転運動するとともに、前記カム溝に案内されて進退駆動されるという構成を採用することも可能である。
【0015】
この際、本発明では、前記振動体は、前記保持部材に固定され、かつ、前記被駆動部材の外面に当接されるように構成することができる。
【0016】
また、本発明の駆動装置は、圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、円筒状の保持部材と、この保持部材の内周面に沿って回転自在に設けられた2つの被駆動部材と、前記2つの被駆動部材を互いに連結し、一方の回転運動を他方に伝える連結部材とを備え、前記保持部材の内周面および前記2つの被駆動部材の外面のいずれか一方には、他方に設けられたカム溝に係合するカムが設けられ、前記カム溝は、前記2つの被駆動部材の各々に対応した一方側が螺旋状で他方側が円周状に、または、両方が螺旋状に形成され、前記振動体は、前記2つの被駆動部材のいずれか一方に固定されるとともに、前記保持部材の内周面に当接され、前記振動体の振動によって前記2つの被駆動部材が前記保持部材の内周面に沿って回転運動するとともに、当該2つの被駆動部材の一方または両方が前記カム溝に案内されて進退駆動されるという構成を採用することも可能である。
【0017】
この際、本発明では、前記振動体は、前記保持部材に固定され、かつ、前記被駆動部材のいずれか一方の外面に当接されるように構成することができる。
【0018】
なお、ここで、振動体としては、例えば、ステンレス鋼等から形成された板材と、この板材の表面に設けられた平板状の圧電素子とを備えて構成された圧電アクチュエータが採用できる。
また、1つまたは2つの被駆動部材を駆動する振動体の数は、特に限定されず、1つでもよいし、2つ以上の振動体を用意してもよい。
【0019】
このような本発明によれば、振動体を駆動軸、駆動部材、保持部材、または被駆動部材に当接し、これらの部材に振動体の振動を伝達することにより、被駆動部材を駆動することができる。従って、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車やカム環等の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、当該駆動装置を小型化することができる。さらに、振動体の振動により被駆動部材を駆動することにより、従来の圧電素子の伸縮変形によって駆動する場合と比較して、振動体のサイズを小さくでき、当該駆動装置をさらに小型化できる。
【0020】
また、この発明によれば、被駆動部材は、駆動軸の回転運動により駆動軸に沿って進退駆動され、あるいは、駆動部材と一体に進退駆動され、または、保持部材の内周面に沿ってカム溝に案内されて回転および進退駆動されるようになっている。従って、従来の摩擦結合によって駆動する場合と比較し、摩擦によるエネルギーロスが少ないので、駆動効率を十分に高めることができる。さらに、被駆動部材が駆動軸に螺合され、あるいは、振動体が当接された駆動部材に固定され、または、カム溝およびカムが係合されていることで、駆動停止時において、被駆動部材が容易に移動せず、その位置を安定させることができる。
【0021】
また、駆動軸の回転運動により被駆動部材が進退駆動される構成によれば、駆動軸自体は回転運動するのみで進退移動しないため、軸方向に沿った長さ寸法を短くでき、当該駆動装置をさらに小型化できる。さらに、螺合によって被駆動部材が駆動されるため、ねじ部のねじ形状を適宜設定することで、振動体の振幅に対する被駆動部材の移動量や移動方向を調節でき、駆動精度を高めることができる。この際、1本の駆動軸に対して複数の被駆動部材を螺合し、各被駆動部材ごとにねじ形状を設定すれば、各被駆動部材の移動量や移動方向を調節できる。
また、被駆動部材が駆動部材と一体に進退駆動される構成によれば、駆動力を伝達する途中におけるエネルギーロスをより少なくできるので、駆動効率をさらに高めることができる。
また、被駆動部材が保持部材の内周面に沿ってカム溝に案内されて回転および進退駆動される構成によれば、保持部材の外側に振動体や駆動部材等が露出しないので、当該駆動装置をさらに小型化できる。
また、被駆動部材に当該被駆動部材の進退移動を伝達するリンク機構を介して連動部材を連結した構成によれば、連動部材が被駆動部材の進退移動に連動して駆動されるので、被駆動部材および連動部材の各々を個別に駆動するための振動体を用意する必要がなく、部品点数の削減と装置の小型化を図ることができる。
【0022】
この際、本発明では、前記振動体を前記駆動軸、前記駆動部材、または前記保持部材の内周面のいずれかに向かって押圧する付勢手段を備えていることが望ましい。
この発明によれば、振動体が所定の押圧力で駆動軸、駆動部材または保持部材に当接され、これらの部材と振動体との間の摩擦力によって、被駆動部材をより確実に駆動できるとともに、被駆動部材の位置をさらに安定させることができる。
【0023】
さらに、本発明では、前記振動体は、往復振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描く振動モードを有していることが望ましい。
この発明によれば、振動体が楕円軌道を描いて振動することにより、振動体の軌道上における駆動軸、駆動部材または保持部材に近い側と遠い側とで、これらの部材と振動体との間の摩擦力が変化する。すなわち、振動体が駆動軸、駆動部材または保持部材に近い側の軌道上に位置する時の摩擦力が大きくなるため、その時の振動体の振動方向に応じて被駆動部材が確実に駆動される。
【0024】
さらに、本発明では、前記振動体は、前記楕円軌道を描く振動モードの振動方向を切り替え自在に構成されていることが望ましい。
この発明によれば、振動体の振動方向を切り替えることにより、被駆動部材の駆動方向を任意に制御できる。従って、被駆動部材の駆動方向に応じて2つ以上の振動体を用意する必要がなく、1つの振動体で被駆動部材を進退両方向について駆動することができる。
【0025】
一方、本発明のレンズユニットは、前述したいずれかの駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体とを備え、前記駆動装置を構成する被駆動部材がズームレンズおよびレンズ保持枠を有して構成されていることを特徴とする。
また、本発明のレンズユニットは、前述したいずれかの駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体とを備え、前記駆動装置を構成する被駆動部材がフォーカスレンズおよびレンズ保持枠を有して構成されていてもよい。
さらに、本発明のレンズユニットは、前述したいずれかの駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体と、この筐体に取り付けられるレンズとを備え、前記駆動装置を構成する被駆動部材が前記レンズによって結像される像を電気信号に変換する撮像素子を有して構成されていてもよい。
【0026】
なお、ここで、ズームレンズおよびフォーカスレンズは、単一の光学素子から構成されてもよく、複数の光学素子を組み合わせて構成されていてもよい。
また、撮像素子としては、撮像管や電荷結合素子(Charge−Coupled Device,CCD)等が採用できる。
このような本発明によれば、当該レンズユニットにおいて前述した各効果と同様の効果を奏することができる。すなわち、当該レンズユニットの小型化や駆動効率の向上を図ることができ、本発明の目的を達成できる。
【0027】
また、本発明のカメラは、前述したいずれかの駆動装置により駆動されるレンズと、このレンズによって結像される像を記録する記録媒体と、これらの駆動装置、レンズおよび記録媒体が収納されるケースとを備えたことを特徴とする。
また、本発明のカメラは、前述したいずれかのレンズユニットと、このレンズユニットを構成するレンズによって結像される像を記録する記録媒体と、これらのレンズユニットおよび記録媒体が取り付けられるケースとを備えて構成されていてもよい。
このような本発明によれば、当該カメラにおいて前述した各効果と同様の効果を奏することができる。すなわち、当該カメラの小型化や駆動効率の向上を図ることができ、本発明の目的を達成できる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第2実施形態以降では、以下に説明する第1実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
【0029】
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態に係るレンズユニット10について説明する。なお、レンズユニット10は、図示しないカメラに搭載され、または、カメラと一体に製造され、利用されるものである。
図1は、レンズユニット10を示す断面図であり、図2は、レンズユニット10の要部を拡大して示す斜視図である。
図1において、レンズユニット10は、全体略円筒状の筐体11と、第1レンズ12、第2レンズ13および第3レンズ14の3枚のレンズ12,13,14で構成されるレンズ群15と、を備えたズームレンズ用ユニットである。
【0030】
第1レンズ12は、筐体11の一端側(図1中、右側)に設けられた第1レンズ保持部16に嵌め込まれ、第2レンズ13は、筐体11の他端側(図1中、左側)に設けられた第2レンズ保持部17に嵌め込まれて、それぞれ筐体11に固定されている。
第3レンズ14は、ズームレンズであり、筐体11の一端側から他端側に向かう光軸Aに沿って筐体11の内部を進退自在に支持されたレンズ保持枠21に保持されている。すなわち、レンズ保持枠21および第3レンズ14によって、被駆動部材22が構成され、この被駆動部材22は、図1中、白抜き矢印で示す両方向に往復移動可能に設けられている。
なお、第3レンズ14は、ズームレンズに限らず、フォーカスレンズであってもよい。その場合、レンズ群15の構成や、各レンズの光学特性を適宜設定することで、レンズユニット10をフォーカスレンズ用ユニットとして利用可能である。
【0031】
レンズ保持枠21には、第3レンズ14を嵌め込み保持する第3レンズ保持部21Aと、この第3レンズ保持部21Aの一方側(図1中、上側)にねじ孔21Bと、他方側(図1中、下側)に挿通孔21Cとが形成されている。
ねじ孔21Bおよび挿通孔21Cは、互いに光軸Aと平行になっており、ねじ孔21Bには駆動軸23のねじ部23Aが螺合され、挿通孔21Cには案内軸24が挿通されている。
【0032】
駆動軸23は、その回転軸Bが光軸Aと平行に配置された全体略円柱状の部材であり、筐体11のフランジ部分に設けられた2箇所の軸受け孔18に回転自在に軸支されている。また、駆動軸23の両端部は、それぞれ筐体11の外側に突出し、これらの突出部分は、ねじ部23Aが設けられた中央部分よりも軸径が大きく形成されている。従って、駆動軸23は、筐体11の軸受け孔18周縁によって軸方向への移動が規制されている。
また、駆動軸23の端部のうち、第2レンズ13の側の端部には、後述する振動体30が当接される当接軸部23Bが設けられている。この当接軸部23Bは、円柱状に形成され、その周面は、当接された振動体30がスムーズに振動し、また、振動体30の当接部分の摩耗を防ぐために、凹凸無く仕上げられている。
【0033】
案内軸24は、光軸Aに平行な棒状の部材であり、筐体11のフランジ部分に架設されている。また、案内軸24は、レンズ保持枠21の光軸Aに対する角度を一定に維持するとともに、駆動軸23回りの回転を規制する機能を備えている。従って、駆動軸23の回転によって、駆動軸23に螺合されたレンズ保持枠21は、光軸Aに対して第3レンズ14が直交した状態を維持しながら、進退駆動されることになる。
【0034】
駆動軸23の当接軸部23Bに隣接する位置(図1中、上方)には、筐体11に図示しないブラケット等で固定された振動体取付部19が設けられている。この振動体取付部19には、付勢手段としてのコイルばね25の一端側が固定され、このコイルばね25の他端側には、台座26が取り付けられている。そして、この台座26には、当接軸部23Bの周面に先端部分が当接された振動体30が固定されている。また、この振動体30は、駆動軸23の回転軸Bと略直交する平面内で振動し、かつ、回転軸Bに対してほぼ直角に当接するように配置されている。
なお、当接軸部23Bに対する振動体30の当接方向は、特に限定されず、駆動軸23を回転させることができる方向から振動体30が当接していればよい。
【0035】
振動体30は、図2に示すように、略矩形平板状に形成された補強板31と、この補強板31の表裏両面に設けられた平板状の圧電素子32とを備えている。
補強板31は、その長手方向の一端に凸部31Aが一体的に形成され、この凸部31Aの先端が当接軸部23Bの周面に当接されている。
また、補強板31の長手方向略中央には、幅方向両側に腕部31Bが一体的に形成されている。腕部31Bは、補強板31からほぼ直角に突出しており、これらの端部がそれぞれ台座26にビス27によって固定されている。
従って、振動体30は、台座26に固定された2箇所の腕部31Bの固定位置を支点として振動するようになっている。
【0036】
台座26は、金属製の板材からなり、振動体30の矩形平板状部分が接触しないように、振動体30と対向する部分に凹状の窪み部26Aが形成されている。また、台座26は、図示しない溝状のレールによって、その板厚方向への移動が規制され、かつ、振動体30の長手方向に沿ってスライド自在に支持されている。
コイルばね25は、台座26と振動体取付部19との間において、縮められた状態、すなわち、台座26を駆動軸23に向かって付勢するばね力を有した状態で取り付けられている。従って、コイルばね25のばね力は、台座26を介して振動体30を駆動軸23に押圧する押圧力として作用する。
この際、コイルばね25は、その伸縮量を変化させ、押圧力を調整する押圧力調整手段を備えてもよい。
【0037】
次に、振動体30の構造、および振動体30による駆動機構について詳説する。
振動体30を構成する補強板31は、ステンレス鋼、その他の材料から形成されている。
補強板31の両面の略矩形状部分に接着された圧電素子32は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の材料の中から、適宜選択した材料から形成されている。
また、圧電素子32の両面には、ニッケルメッキ層および金メッキ層などが形成されて電極が形成されている。この電極は、切欠によって互いに電気的に絶縁された複数の電極を長手方向に沿った中心線を軸として線対称に形成されている。つまり、圧電素子32を幅方向にほぼ三等分するように二本の溝33Aが形成され、これらの溝33Aで分割された三つの電極のうち両側の電極ではさらに長手方向をほぼ二等分するように溝33Bが形成されている。
これらの溝33A,33Bにより、圧電素子32の表面には5つの電極32A,32B,32C,32D,32Eが形成される。そして、これらの電極32A〜32Eのうち、対角線上両端に位置する電極32Aおよび電極32Eをつなぐリード線34Aと、電極32Bおよび電極32Dをつなぐリード線34Bと、電極32Cに接続されたリード線34Cとは、図示しない印加装置に接続されている。
なお、これらの電極は、補強板31を挟んで設けられた表裏両方の圧電素子32に同様に設けられており、例えば電極32Aの裏面側には電極32Aが形成されている。
【0038】
このように形成された圧電素子32の表面の電極32A〜32Eのうち、所定の電極を選択して、印加装置により電圧を印加することにより、振動体30の長手方向に沿った往復振動である縦振動と、凸部31Aが補強板31の幅方向に振動する屈曲振動とを振動体30に生じさせることができる。
ここで、圧電素子32に印加する電圧の周波数は、補強板31の振動時に縦振動共振点の近くに屈曲共振点が現れて凸部31Aが良好な楕円軌道を描くように設定される。また、圧電素子32の寸法や、厚さ、材質、縦横比、電極の分割形態などは、圧電素子32に電圧が印加された時に、凸部31Aが良好な楕円軌道を描きやすいように適宜決定される。
なお、振動体30に印加される電圧の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形状波、台形波などが採用できる。
【0039】
以上のように振動体30、駆動軸23および被駆動部材22を備えて構成された駆動装置は、次のように動作する。
適宜選択した圧電素子32の電極32A〜32Eに交流電圧を印加して振動体30を振動させると、振動体30は縦振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描いて振動する。ただし、この際、振動体30はコイルばね25のばね力により駆動軸23の当接軸部23Bに押圧されているため、凸部31Aは、楕円軌道を描けずに補強板31の幅方向に振動することとなる。そして、振動体30が描こうとする楕円軌道上における駆動軸23に近い側において、凸部31Aおよび当接軸部23Bの間の摩擦力が大きくなり、駆動軸23から遠い側においては摩擦力が小さくなる。
従って、凸部31Aが駆動軸23に近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向に向かって駆動軸23が回転駆動されることとなる。この動作を所定の周波数で繰り返し行うことにより、駆動軸23は回転軸Bの回りの所定方向に回転運動することとなる。
また、圧電素子32に印加する電圧の電極を適宜切り替えることにより、駆動軸23の回転方向を反転させることができる。
【0040】
以上のように駆動軸23が回転運動することで、この駆動軸23のねじ部23Aに螺合されたレンズ保持枠21および第3レンズ14、すなわち、被駆動部材22が光軸Aに沿って(図1中、白抜き矢印で示す方向に)進退駆動されることになる。
この際、図示しない位置読み取りセンサによって被駆動部材22の位置を検出し、制御回路にフィードバックして駆動制御することにより、被駆動部材22は、光軸Aに沿った任意の位置で静止可能となっている。
なお、位置読み取りセンサとしては、被駆動部材22の位置を直接検出するものに限らず、駆動軸23の回転量を検出するロータリーエンコーダが採用できる。
従って、本実施形態のレンズユニット10では、振動体30の振動により駆動軸23を回転させ、この回転によって被駆動部材22を光軸Aに沿って進退駆動することができ、所定のズーム位置でズームレンズとしての第3レンズ14を静止させることができる。
【0041】
なお、本実施形態において、第2レンズ13を連動部材とし、この第2レンズ13を第3レンズ14に連動させるリンク機構を備えた構成が採用できる。
図3は、本実施形態の変形例に係るレンズユニット10を示す一部を断面した側面図である。
図3において、第2レンズ13は、光軸Aに沿って移動自在に筐体11に支持された第2レンズ保持枠17Aに保持されている。第2レンズ保持枠17Aには、筐体11の側面を貫通して外側に突出したカム棒17Bが固定されている。
第3レンズ14を保持するレンズ保持枠21にも、第2レンズ保持枠17Aと同様のカム棒21Dが固定されている。
これらのカム棒17A,21Dの突出側の筐体11側面には、略三角形状のカム板28が、支持部28Aを中心として回動自在に支持されている。カム板28には、2つのカム溝28B,28Cが形成されている。カム溝28Bは、略直線状に形成され、カム溝28Cは、略円弧状に形成されている。そして、カム溝28Bには第2レンズ保持枠17Aのカム棒17Bが係合し、カム溝28Cにはレンズ保持枠21のカム棒21Dが係合している。
【0042】
以上のような本実施形態の変形例に係るレンズユニット10では、振動体30の振動により駆動軸23を介して被駆動部材22である第3レンズ14およびレンズ保持枠21が進退駆動されると、カム棒21Dによってカム溝28Cの側部が押される。そして、カム溝28Cの円弧形状に応じて、カム板28が支持部28Aを中心に回動(図3中、矢印R方向)する。このカム板28の回動に伴って、カム棒17Bがカム溝28Bに案内され、第2レンズ保持枠17Aおよび第2レンズ13が光軸Aに沿って移動する。すなわち、第2レンズ13が第3レンズ14の進退移動に連動して移動することとなる。
なお、この第2レンズ13の移動方向および移動量は、カム溝28B,28Cの形状や支持部28Aからの距離等を適宜設定することで、調節可能である。また、連動部材としては、第2レンズ13に限らず、第1レンズ12でもよく、他のレンズでもよい。
【0043】
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(1) 振動体30を駆動軸23の当接軸部23Bに当接し、振動体30の振動により駆動軸23を回転させることにより、被駆動部材22を駆動することができる。従って、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車やカム環等の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、レンズユニット10を小型化することができる。さらに、振動体30の振動により被駆動部材22を駆動することにより、従来の圧電素子の伸縮変形によって駆動する場合と比較して、振動体30のサイズを小さくでき、レンズユニット10をさらに小型化できる。
【0044】
(2) 被駆動部材22は、駆動軸23の回転運動により駆動軸23に沿って進退駆動されるようになっている。従って、従来の摩擦結合によって駆動する場合と比較し、摩擦によるエネルギーロスが少ないので、駆動効率を十分に高めることができる。さらに、被駆動部材22が駆動軸23に螺合されていることで、駆動停止時において、被駆動部材22が容易に移動せず、その位置を安定させることができる。また、振動体30の圧電素子32に印加する電圧を除いても被駆動部材22の位置が保持されるので、電圧を印加し続ける必要がなく、電力消費を抑制できる。
【0045】
(3) 駆動軸23の回転運動により駆動軸23のねじ部23Aに螺合された被駆動部材22を進退駆動することにより、駆動軸23自体は回転運動するのみで進退移動しないため、軸方向に沿った長さ寸法を短くでき、レンズユニット10をさらに小型化できる。また、振動体30の振幅と比較して駆動軸23の回転によるねじ部23Aを介した進退駆動量は小さいので、大きな動力が不要で、かつ、被駆動部材22を精度良く駆動できる。また、ねじ部23Aのねじの傾きの異なる駆動軸23を用いることで、被駆動部材22の移動量を調節でき、駆動精度を高めることができる。
【0046】
(4) 振動体30がコイルばね25による所定の押圧力で駆動軸23に当接されることにより、振動体30の凸部31Aと駆動軸23の当接軸部23Bとの間に摩擦力が生じ、被駆動部材22をより確実に駆動できるとともに、被駆動部材22の位置をさらに安定させることができる。
【0047】
(5) 振動体30が楕円軌道を描いて振動することにより、振動体30の凸部31Aが駆動軸23に近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向に向かって駆動軸23が回転駆動されることとなり、被駆動部材22を所定方向に確実に駆動できる。
この際、案内軸24によって光軸Aに対するレンズ保持枠21の角度が維持されるので、第3レンズ14が光軸Aに対して傾くことなく、被駆動部材22を高精度で駆動できる。
【0048】
(6) 被駆動部材22の運動を伝達するリンク板28を介して第2レンズ13を連結した構成(図3)によれば、第2レンズ13が被駆動部材22としての第3レンズ14およびレンズ保持枠21の進退移動に連動して駆動されるので、被駆動部材22および第2レンズ13の各々を個別に駆動するための振動体を用意する必要がなく、部品点数の削減と装置の小型化を図ることができる。
【0049】
〔第2実施形態〕
次に、図4に基づいて本発明の第2実施形態に係るレンズユニット40について説明する。
レンズユニット40では、振動体30の振動によって駆動部材45およびこの駆動部材45に固定された被駆動部材44が光軸Aに沿って駆動される点が前述の第1実施形態のレンズユニット10と相違するものである。以下、相違点について詳しく説明する。
【0050】
図4は、レンズユニット40を示す断面図である。
図4において、レンズユニット40は、前述の第1実施形態のレンズユニット10と同様の筐体41と、第1レンズ12、第2レンズ13および第3レンズ14の3枚のレンズ12,13,14で構成されるレンズ群15と、を備えたズームレンズ用ユニットである。
ここで、第3レンズ14は、光軸Aに沿って筐体41の内部を進退自在に支持されたレンズ保持枠43に保持され、これらの第3レンズ14およびレンズ保持枠43によって、被駆動部材44が構成されている。すなわち、被駆動部材44は、所定方向としての光軸Aに沿った方向(図4中、白抜き矢印で示す方向)に往復移動可能に設けられている。
【0051】
レンズ保持枠43には、第3レンズ14を嵌め込み保持する第3レンズ保持部43Aと、この第3レンズ保持部43Aの一方側(図4中、上側)に固定孔43Bと、他方側(図4中、下側)に挿通孔43Cとが形成されている。
固定孔43Bおよび挿通孔43Cは、互いに光軸Aと平行になっており、固定孔43Bには駆動部材45が固定され、挿通孔43Cには案内軸46が挿通されている。
【0052】
駆動部材45は、光軸Aと平行に配置された長尺部材であり、筐体41のフランジ部分に設けられた2箇所の貫通孔42に摺動自在に支持されている。また、駆動部材45の貫通孔42に挿通される部分は、断面円形の棒状に形成され、この部分の長さ方向略中央に被駆動部材44が固定されている。そして、駆動部材45の端部のうち、第1レンズ12の側の端部は、被駆動部材44が筐体41内を往復移動した際に、貫通孔42から外れない程度の余長を有している。
また、駆動部材45の端部のうち、第2レンズ13の側の端部には、後述する振動体30が当接される当接面部45Aが設けられている。この当接面部45Aは、角柱状に形成され、その表面は、当接された振動体30がスムーズに振動し、また、振動体30の当接部分の摩耗を防ぐために、凹凸無く仕上げられている。
【0053】
案内軸46は、光軸Aに平行な棒状の部材であり、筐体41のフランジ部分に架設されている。また、案内軸46は、レンズ保持枠43の光軸Aに対する角度を一定に維持するとともに、駆動部材45回りの回転を規制する機能を備えている。従って、レンズ保持枠43は、光軸Aに対して第3レンズ14が直交した状態を維持しながら、進退駆動されることになる。
【0054】
駆動部材45の当接面部45Aに対向した位置には、振動体取付部19が設けられ、この振動体取付部19には、コイルばね25および台座26を介して、振動体30が取り付けられている。この振動体30は、当接面部45Aに先端部分がほぼ直角に当接され、かつ、光軸Aと平行な平面内で振動するように配置されている。
なお、当接面部45Aに対する振動体30の当接方向は、特に限定されず、駆動部材45を光軸Aに沿って進退移動させることができる方向から振動体30が当接していればよい。また、振動体30は、前述の第1実施形態と同様のものである。
【0055】
以上のように振動体30、駆動部材45および被駆動部材44を備えて構成された駆動装置は、次のように動作する。
振動体30の圧電素子32に電圧を印加すると、振動体30は縦振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描いて振動しようとする。しかし、振動体30はコイルばね25のばね力により駆動部材45の当接面部45Aに押圧されているため、凸部31Aは、楕円軌道を描けずに光軸Aに沿った方向に振動することとなる。そして、振動体30が描こうとする楕円軌道上における駆動部材45に近い側において、凸部31Aおよび当接面部45Aの間の摩擦力が大きくなり、駆動部材45から遠い側においては摩擦力が小さくなる。
従って、凸部31Aが駆動部材45に近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向に向かって駆動部材45が駆動されることとなる。この動作を所定の周波数で繰り返し行うことにより、駆動部材45は所定方向に連続的に駆動されることとなる。
また、圧電素子32に印加する電圧の電極を適宜切り替えることにより、駆動部材45の駆動方向を反転させることができる。
【0056】
以上のように駆動部材45が駆動されることで、この駆動部材45に固定されたレンズ保持枠43および第3レンズ14、すなわち、被駆動部材44が光軸Aに沿って(図4中、白抜き矢印で示す方向に)進退駆動されることになる。
この際、図示しない位置読み取りセンサによって被駆動部材44の位置を読み取り、制御回路にフィードバックして駆動制御することにより、被駆動部材44は、光軸Aに沿った任意の位置で静止可能となっている。
従って、本実施形態のレンズユニット40では、振動体30の振動により駆動部材45および被駆動部材44が一体的に光軸Aに沿って進退駆動され、所定のズーム位置でズームレンズとしての第3レンズ14を静止させることができる。
【0057】
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(7) 振動体30を駆動部材45の当接面部45Aに当接し、振動体30の振動により駆動部材45を駆動することにより、駆動部材45に固定された被駆動部材44を一体的に駆動することができる。従って、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車やカム環等の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、レンズユニット40を小型化することができる。さらに、振動体30の振動により被駆動部材44を駆動することにより、従来の圧電素子の伸縮変形によって駆動する場合と比較して、振動体30のサイズを小さくでき、レンズユニット40をさらに小型化できる。
【0058】
(8) 被駆動部材44は、駆動部材45と一体的に進退駆動されるようになっている。従って、従来の摩擦結合によって駆動する場合と比較し、摩擦によるエネルギーロスが少ないので、駆動効率を十分に高めることができる。さらに、駆動部材45の当接面部45Aに振動体30が当接されていることで、駆動停止時において、被駆動部材44が容易に移動せず、その位置を安定させることができる。また、振動体30の圧電素子32に印加する電圧を除いても被駆動部材44の位置が保持されるので、電圧を印加し続ける必要がなく、電力消費を抑制できる。
【0059】
(9) 振動体30の振動により駆動部材45および被駆動部材44が一体的に進退駆動されることにより、前述の第1実施形態と比較し、摩擦によるエネルギーロスをさらに少なくできるので、駆動効率をより一層高めることができる。
【0060】
( 10 ) 振動体30がコイルばね25による所定の押圧力で駆動部材45に当接されることにより、振動体30の凸部31Aと駆動部材45の当接面部45Aとの間に所定の摩擦力が生じ、被駆動部材44をより確実に駆動できるとともに、被駆動部材44の位置をさらに安定させることができる。
【0061】
( 11 ) 振動体30が楕円軌道を描いて振動することにより、振動体30の凸部31Aが駆動部材45に近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向に向かって駆動部材45および被駆動部材44が確実に駆動される。
この際、案内軸46によって光軸Aに対するレンズ保持枠43の角度が維持されるので、第3レンズ14が光軸Aに対して傾くことなく、被駆動部材44を高精度で駆動できる。
【0062】
〔第3実施形態〕
次に、図5ないし図7に基づいて本発明の第3実施形態に係るレンズユニット50について説明する。
図5ないし図7は、それぞれレンズユニット50を示す断面図、側面図および一部を断面した斜視図である。
図5ないし図7において、レンズユニット50は、光軸Aの回りに設けられた円筒状の保持部材としての筐体51と、第1レンズ62および第2レンズ72と、を備えたズームレンズ用ユニットである。
筐体51の内周面51Aには、互いに逆向きの螺旋状に形成された2本のカム溝52,53が設けられている。
【0063】
第1レンズ62および第2レンズ72は、それぞれ第1レンズ保持枠61および第2レンズ保持枠71に保持され、これらの第1レンズ保持枠61および第1レンズ62から第1被駆動部材63が構成され、第2レンズ保持枠71および第2レンズ72から第2被駆動部材73が構成されている。すなわち、第1レンズ保持枠61および第2レンズ保持枠71には、それぞれ第1レンズ62および第2レンズ72を保持するレンズ保持部61A,71Aが形成され、これらのレンズ保持部61A,71Aに各レンズ62,72が嵌め込まれている。
また、第1レンズ保持枠61および第2レンズ保持枠71の外周部には、それぞれカム溝52,53に係合するカム61B,71Bが設けられている。そして、これらのカム61B,71Bがカム溝52,53に案内されることで、第1被駆動部材63および第2被駆動部材73は、それぞれ筐体51の内周面51Aに沿った回転運動に伴って、光軸Aに沿った(図5中、白抜き矢印で示す方向)往復移動するように支持されている。
【0064】
第1レンズ保持枠61には、光軸Aと平行に第2レンズ保持枠71に向かって延びる案内軸64が固定され、第2レンズ保持枠71には、案内軸64が挿通される挿通孔71Cが形成されている。すなわち、第1レンズ保持枠61および第2レンズ保持枠71は、互いに連結部材としての案内軸64によって連結されることで、一方の回転運動が他方に伝達されることとなる。
また、第2レンズ保持枠71の側面には、振動体30が取り付けられており、この振動体30は、筐体51の内周面51Aに先端部分がほぼ直角に当接され、かつ、光軸Aに略直交する平面内で振動するように配置されている。
なお、内周面51Aに対する振動体30の当接方向は、特に限定されず、第2レンズ保持枠71を内周面51Aに沿って回転させることができる方向から振動体30が当接していればよい。また、振動体30は、前述の第1実施形態と同様のものであり、前述の第1実施形態と同様の付勢手段により筐体51の内周面51Aに向かって押圧されていてもよい。
【0065】
以上のように振動体30、筐体51、第1被駆動部材63、第2被駆動部材73および案内軸64を備えて構成された駆動装置は、次のように動作する。
振動体30の圧電素子32に電圧を印加すると、振動体30は縦振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描いて振動しようとする。しかし、振動体30は筐体51の内周面51Aに当接されているため、凸部31Aは、楕円軌道を描けずに内周面51Aに沿った方向に振動することとなる。そして、振動体30が描こうとする楕円軌道上における内周面51Aに近い側において、凸部31Aおよび内周面51Aの間の摩擦力が大きくなり、内周面51Aから遠い側においては摩擦力が小さくなる。
従って、凸部31Aが内周面51Aに近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向と反対方向に向かって第2被駆動部材73が回転駆動されることとなる。この動作を所定の周波数で繰り返し行うことにより、第2被駆動部材73は所定方向に連続的に回転駆動されることとなる。
この際、案内軸64により第2被駆動部材73と連結された第1被駆動部材63も、第2被駆動部材73と同様に回転駆動される。
また、圧電素子32に印加する電圧の電極を適宜切り替えることにより、第2被駆動部材73および第1被駆動部材63の駆動方向を反転させることができる。
【0066】
以上のように回転駆動された第1被駆動部材63および第2被駆動部材73は、これらに設けられたカム61B,71Bがカム溝52,53に案内されることで、光軸Aに沿って(図5中、白抜き矢印で示す方向に)進退駆動されることになる。すなわち、第1被駆動部材63および第2被駆動部材73は、互いに逆方向に進退駆動され、これらが有する第1レンズ62および第2レンズ72が、互いに接近あるいは遠ざかるように駆動される。
この際、図示しない位置読み取りセンサによって第1被駆動部材63および第2被駆動部材73の位置を読み取り、制御回路にフィードバックして駆動制御することにより、第1被駆動部材63および第2被駆動部材73は、光軸Aに沿った任意の位置で静止可能となっている。
従って、本実施形態のレンズユニット50では、振動体30の振動により第1被駆動部材63および第2被駆動部材73が光軸Aに沿って進退駆動され、また、所定位置で静止されることとなる。
【0067】
なお、本実施形態においては、カム溝52,53を互いに異なる方向の螺旋状に形成したが、これに限らず、同一の回転方向を有する螺旋状に形成してもよい。この際、各カム溝52,53の光軸Aに対する角度を同一にすれば、第1被駆動部材63および第2被駆動部材73は、互いの間隔を変えずに進退駆動されることとなる。また、各カム溝52,53が光軸Aに対して異なる角度となるように形成すれば、第1被駆動部材63および第2被駆動部材73は、互いに同じ方向にかつ互いの間隔を変化させながら進退駆動されることとなる。
また、本実施形態においては、カム溝52,53を両方ともに螺旋状に形成したが、これに限らず、一方のみを螺旋状に形成してもよい。例えば、第1被駆動部材63を案内するカム溝52のみを螺旋状に形成し、第2被駆動部材73を案内するカム溝53を円周状に形成することができる。このようにすれば、振動体30の振動によって、第2被駆動部材73が筐体51の内周面51Aに沿って回転運動し、この回転運動が案内軸64によって第1被駆動部材63に伝えられる。そして、第1被駆動部材63は、回転運動とともに、カム溝52に案内されて光軸Aに沿って進退駆動されることとなる。
【0068】
また、本実施形態においては、第1被駆動部材63および第2被駆動部材73を案内軸64で連結したが、これに限らず、案内軸64を省略することができる。この際、第1レンズ保持枠61および第1レンズ62を筐体51に固定し、第2レンズ保持枠71および第2レンズ72により構成される第2被駆動部材73のみを被駆動部材とする。このようにすれば、振動体30の振動によって、第2被駆動部材73が筐体51の内周面51Aに沿って回転運動するとともに、カム溝53に案内されて光軸Aに沿って進退駆動されることとなる。
さらに、被駆動部材が第1レンズ62や第2レンズ72を有して構成されているが、これに限らず、レンズによって結像される像を電気信号に変換する撮像素子(図示せず)を有して構成されていてもよい。具体的には、第2レンズ72に換えて撮像素子としての電荷結合素子(Charge−Coupled Device,CCD)を設けることができる。このようにすれば、上述のように駆動機構を動作させて第1レンズ62の結像位置に電荷結合素子を合わせることで、第1レンズ62によって結像された像を電荷結合素子で読み取ることができる。
【0069】
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
( 12 ) 振動体30を筐体51の内周面51Aに当接し、振動体30の振動により第2被駆動部材73を回転駆動することにより、第2被駆動部材73に案内軸64で連結された第1被駆動部材63を回転駆動することができる。そして、これらの第1被駆動部材63および第2被駆動部材73は、それぞれカム溝52,53に案内されて光軸Aに沿って進退駆動される。
従って、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車やカム環等の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、レンズユニット50を小型化することができる。さらに、振動体30の振動により第1被駆動部材63および第2被駆動部材73を駆動することにより、従来の圧電素子の伸縮変形によって駆動する場合と比較して、振動体30のサイズを小さくでき、レンズユニット50をさらに小型化できる。
【0070】
( 13 ) 第1被駆動部材63および第2被駆動部材73は、筐体51の内周面51Aに案内されて進退駆動されるようになっている。従って、従来の摩擦結合によって駆動する場合と比較し、摩擦によるエネルギーロスが少ないので、駆動効率を十分に高めることができる。さらに、カム溝52,53にカム61B,71Bが係合されていることで、駆動停止時において、第1被駆動部材63および第2被駆動部材73が容易に移動せず、その位置を安定させることができる。
【0071】
( 14 ) 第1被駆動部材63および第2被駆動部材73が筐体51の内周面51Aに沿ってカム溝52,53に案内されて回転および進退駆動されることにより、、筐体51の外側に振動体30等が露出しないので、前述の第1実施形態および第2実施形態と比較して、レンズユニット50をさらに小型化できる。
【0072】
( 15 ) 振動体30が楕円軌道を描いて振動することにより、振動体30の凸部31Aが筐体51の内周面51Aに近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向と反対方向に向かって第2被駆動部材73が確実に駆動される。
【0073】
なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、以上述べた実施の形態に対し、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができる。
【0074】
例えば、前述の各実施形態では、1つまたは2つの被駆動部材を1つの振動体30で駆動するものとしたが、これに限らず、2つ以上の振動体によって駆動するものであってもよい。具体的には、往復振動のみの振動モードを有する振動体を、被駆動部材の進退両方向について1つずつ用意し、駆動する方向に応じて駆動軸、駆動部材あるいは保持部材の内周面に当接させる。各駆動方向に応じた振動体を個別に制御して、振動、停止させることで、被駆動部材を任意の方向に駆動可能である。
このようにすれば、各振動体が楕円振動に限らず、往復振動だけの単純な振動モードで振動する場合であっても、被駆動部材を所定の方向に進退駆動できるので、振動体の構造を簡単にできる。
【0075】
さらに、上述のように2つ以上の振動体によって被駆動部材を駆動する構成では、例えば、駆動方向について傾斜した状態で駆動軸や駆動部材に当接するような振動体の配置レイアウトを容易に実施できる。すなわち、1つの振動体の駆動方向を切り替えることで被駆動部材を進退駆動する場合、進退両方向の駆動力を均等にするために振動体の当接方向や当接角度等を厳密に調整する必要がある。このため、駆動方向について傾斜した状態で振動体を配置する場合には、2つ以上の振動体を適宜配置することにより、被駆動部材を確実に駆動でき、振動体の配置レイアウトの自由度が高まる。
【0076】
また、前述の各実施形態では、振動体30の振動によって駆動軸23や駆動部材45を回転または進退いずれかの駆動方向に駆動したが、これに限らず、回転および進退の2方向について駆動するものでもよい。具体的には、前述の第1実施形態における駆動軸23を回転駆動するとともに、その軸方向についても進退自在に支持して、この方向に駆動するための振動体を配置することができる。このようにすれば、被駆動部材を駆動軸の軸方向へは振動体の振幅に応じて高速駆動し、駆動軸のねじ部によりその回転運動を減速して伝えることで低速駆動することができる。従って、高速駆動および低速駆動を適宜組み合わせることにより、より高速かつ高精度に被駆動部材を駆動することができる。
【0077】
また、前述の第1実施形態では、駆動軸23にレンズ保持枠21を螺合し、被駆動部材22である第3レンズ14およびレンズ保持枠21を駆動するものとしたが、これに限らず、1本の駆動軸に複数の被駆動部材を螺合することができる。この際、各々の被駆動部材が螺合される位置に応じてねじ形状(ピッチ、方向、径)を設定すれば、振動体により駆動軸を所定方向に回転されるだけで、被駆動部材ごとに移動量や移動方向を任意に調節できる。
【0078】
また、前述の第3実施形態では、保持部材である筐体51の内周面にカム溝52,53を設け、被駆動部材63,73である第1レンズ保持枠61および第2レンズ保持枠71側にカム61B,71Bを形成したが、これに限らず、保持部材側にカムを設け、被駆動部材側にカム溝を設けることができる。ただし、被駆動部材が進退移動した際に、被駆動部材のカム溝から保持部材側のカムが外れないように、被駆動部材の駆動方向の長さ寸法を駆動ストロークに応じて長く形成しておく必要がある。
さらに、前述の第3実施形態では、振動体30を被駆動部材73である第2レンズ保持枠71に固定したが、これに限らず、保持部材側に固定してもよい。ただし、この際、被駆動部材が進退移動した際に、被駆動部材の当接面から振動体が外れないように、被駆動部材の駆動方向の長さ寸法を駆動ストロークに応じて長く形成しておく必要がある。
【0079】
【発明の効果】
前述のように本発明の駆動装置、レンズユニット、および、カメラによれば、小型化を図りながら、駆動効率を十分に高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図2】前記実施形態のレンズユニットの要部を拡大して示す斜視図である。
【図3】前記実施形態の変形例に係るレンズユニットを示す一部を断面した側面図である。
【図4】本発明の第2実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図5】本発明の第3実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図6】前記実施形態のレンズユニットを示す側面図である。
【図7】前記実施形態のレンズユニットを示す一部を断面した斜視図である。
【符号の説明】
10,40,50…レンズユニット、11,41,51…筐体、12,13,14,62,72…レンズ、17B,21D…リンク機構としてのカム棒、21,43,61,71…レンズ保持枠、22、44…被駆動部材、23…駆動軸、23A…ねじ部、25…付勢手段としてのコイルばね、28…リンク機構としてのカム板、30…振動体、32…圧電素子、45…駆動部材、51A…内周面、52,53…カム、61B,71B…カム溝、63…第1被駆動部材、64…連結部材としての案内軸、73…第2被駆動部材、A…所定方向としての光軸。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving device, a lens unit, and a camera. More specifically, a camera, a digital camera, a video camera, a microscope, and a binocular are provided with a driving device that drives a driven member by a vibrating body using a piezoelectric element, and a lens driving mechanism that drives a lens using the driving device. And the like. Further, the present invention relates to a camera, such as a camera, a digital camera, and a video camera, including a lens driving mechanism for driving a lens by the driving device.
[0002]
[Background Art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a driving device for driving a movable part constituting a precision device such as a camera, a driving device that drives a driven member by a driving force of an electromagnetic motor (for example, see Patent Document 1) is generally used.
[0003]
In a lens driving device using an electromagnetic motor disclosed in Patent Literature 1, a plurality of lens groups as driven members disposed in a lens unit and an electromagnetic motor provided outside the lens unit include gears and the like. It is connected via a cam ring. The gears and the cam ring rotate in conjunction with the electromagnetic motor, and with this rotation, each lens group moves forward and backward along the optical axis to perform zooming and focus adjustment.
However, in a driving device using such an electromagnetic motor, although a large driving force can be obtained, a large electromagnetic motor needs to be provided outside the lens unit, and there is a disadvantage that the lens unit becomes large.
[0004]
As a driving device capable of reducing the size of a lens unit without increasing the size, a device that drives a lens by deforming a piezoelectric element (for example, see Patent Documents 2 to 4) has been proposed.
[0005]
Patent Documents 2 to 4 disclose a driving device using a piezoelectric element, in which a lens as a driven member and a lens holding frame, a driving shaft frictionally coupled to the lens holding frame, and the driving shaft are fixed. And a piezoelectric element.
In this drive device, by applying a voltage having a predetermined waveform to the piezoelectric element, the piezoelectric element expands and contracts in a direction along the drive axis, and this expandable vibration is transmitted to the drive axis and is transmitted to the drive axis. The driven member frictionally coupled is driven. That is, the voltage applied to the piezoelectric element has a pulse waveform such that it gradually displaces in the drive direction and rapidly displaces in the reverse direction. In the driving direction, the driven member moves due to the frictional force with the driving shaft, and in the opposite direction, the inertial force of the driven member does not exceed the frictional force, so that the driven member moves in the predetermined driving direction. It will be driven.
[0006]
Therefore, in the driving devices of Patent Documents 2 to 4, there is no need to provide a large electromagnetic motor outside the lens unit unlike the driving device of Patent Document 1 described above, and the driving force of this electromagnetic motor is applied to the driven member. There is no need for complicated structures such as gears and cam rings for transmission. Therefore, according to the driving devices of Patent Documents 2 to 4, the lens unit can be downsized and its structure can be simplified.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-10-161001 (page 3-4)
[Patent Document 2]
JP-A-7-274546 (page 3-4)
[Patent Document 3]
JP-A-8-66068 (page 3-4)
[Patent Document 4]
JP-A-4-69070 (pages 3-5)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the driving methods disclosed in Patent Documents 2 to 4, when a voltage is applied, the expansion and contraction movement of the piezoelectric element is directly transmitted to the driving shaft, and the driven member is driven by frictional coupling between the driving shaft and the lens holding frame. Things. In such a configuration, in order to drive the driven member at high speed, it is necessary to largely move the drive shaft, that is, it is necessary to cause a large expansion and contraction displacement of the piezoelectric element. However, there is a problem that the size is increased.
The driven member is held by the frictional force with the drive shaft in the driving direction. However, if the frictional force is small, the driven member moves easily and is not stable, and if the frictional force is large. There is a problem that driving efficiency is deteriorated because energy loss during driving is increased.
[0009]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a driving device, a lens unit, and a camera capable of sufficiently increasing the driving efficiency while reducing the size.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A driving device of the present invention includes a piezoelectric element, a vibrating body that vibrates due to deformation of the piezoelectric element, a driving shaft that is provided rotatably around an axis, and has a screw portion, and a screw portion of the driving shaft. A driven member that is screwed together, wherein the vibrating body is in contact with a peripheral surface of the driving shaft, and the vibration of the vibrating body causes the driving shaft to rotate, and the driven member rotates the driving shaft. Are driven forward and backward along the axial direction.
[0011]
At this time, in the present invention, the plurality of driven members are provided at different positions along the drive shaft, and the threaded portion to which these driven members are screwed is provided for each position of each driven member. It is preferable that the driven member is formed in a predetermined screw shape, and the driven member is driven forward and backward according to the screw shape.
Here, the screw shape means a pitch, a direction, and a diameter of the screw.
[0012]
Further, the driving device of the present invention includes a piezoelectric element, a vibrating body that vibrates due to deformation of the piezoelectric element, a driving member that is provided to be able to advance and retreat in a predetermined direction, and an object fixed to the driving member. A driving member, wherein the vibrating body is brought into contact with a surface of the driving member along a direction of the advance / retreat movement, and the vibration of the vibrating body causes the driving member and the driven member to advance / retreat integrally. It is also possible to adopt a configuration of being driven.
[0013]
At this time, in the present invention, an interlocking member is connected to the driven member via a link mechanism that transmits the reciprocating movement of the driven member, and the interlocking member interlocks with the reciprocating movement of the driven member. It is desirable to be driven along the moving direction.
Here, as the link mechanism, a mechanism that can transmit the movement of the driven member to the interlocking member using a cam plate, a cam ring, a gear, a rack, a belt, a worm gear, or the like can be adopted.
[0014]
Further, the driving device of the present invention includes a piezoelectric element, a vibrating body that vibrates due to deformation of the piezoelectric element, a cylindrical holding member, and a rotatable member provided along an inner peripheral surface of the holding member. A driven member having a vibrating body fixed thereto, and a cam that engages with a spiral cam groove provided on the other of the inner peripheral surface of the holding member and the outer surface of the driven member. The vibrating member is provided in contact with an inner peripheral surface of the holding member, and the driven member is rotated by the vibration of the vibrating member along the inner peripheral surface of the holding member, and the cam groove is formed. It is also possible to adopt a configuration in which the guide is driven forward and backward.
[0015]
At this time, in the present invention, the vibrating body may be configured to be fixed to the holding member and to be in contact with an outer surface of the driven member.
[0016]
Further, the drive device of the present invention includes a piezoelectric element, a vibrating body that vibrates by deformation of the piezoelectric element, a cylindrical holding member, and a rotatable member 2 provided rotatably along the inner peripheral surface of the holding member. One driven member and a connecting member that connects the two driven members to each other and transmits one of the rotational motions to the other, and includes one of an inner peripheral surface of the holding member and an outer surface of the two driven members. On one side, a cam that engages with a cam groove provided on the other side is provided, and the cam groove has a spiral shape on one side corresponding to each of the two driven members and a circumferential shape on the other side, or Both are formed in a spiral shape, and the vibrating body is fixed to one of the two driven members and abuts against the inner peripheral surface of the holding member, and the two vibrating bodies are vibrated by the vibrating body. The driven member moves along the inner peripheral surface of the holding member. As well as the rolling movement, it is also possible to adopt a configuration that either or both of the two driven members are driven forward and backward by being guided by the cam groove.
[0017]
At this time, in the present invention, the vibrating body may be configured to be fixed to the holding member and abut on one of the outer surfaces of the driven member.
[0018]
Here, as the vibrator, for example, a piezoelectric actuator including a plate member made of stainless steel or the like and a flat-plate-shaped piezoelectric element provided on the surface of the plate member can be adopted.
Further, the number of vibrators that drive one or two driven members is not particularly limited, and may be one or two or more vibrators.
[0019]
According to the present invention, the driven member is driven by bringing the vibration member into contact with the drive shaft, the driving member, the holding member, or the driven member, and transmitting the vibration of the vibration member to these members. Can be. Therefore, there is no need to provide a complicated structure such as a conventionally used electromagnetic motor and its associated gears and cam rings, so that the structure can be simplified and the drive device can be downsized. Further, by driving the driven member by the vibration of the vibrating body, the size of the vibrating body can be reduced as compared with the case of driving by the expansion and contraction deformation of the conventional piezoelectric element, and the driving device can be further downsized.
[0020]
According to the invention, the driven member is driven forward and backward along the drive shaft by the rotational movement of the drive shaft, or is driven forward and backward integrally with the drive member, or along the inner peripheral surface of the holding member. The rotation and forward / backward driving are guided by the cam grooves. Therefore, compared with the case of driving by the conventional frictional coupling, the energy loss due to friction is small, so that the driving efficiency can be sufficiently improved. Further, the driven member is screwed to the driving shaft, or is fixed to the driving member with which the vibrating body is in contact, or the cam groove and the cam are engaged, so that the driven member is stopped when the driving is stopped. The member does not move easily and its position can be stabilized.
[0021]
According to the configuration in which the driven member is driven forward and backward by the rotational movement of the drive shaft, the drive shaft itself only rotates and does not move forward and backward, so that the length dimension along the axial direction can be shortened, and Can be further reduced in size. Further, since the driven member is driven by screwing, the amount and direction of movement of the driven member with respect to the amplitude of the vibrating body can be adjusted by appropriately setting the screw shape of the threaded portion, thereby improving the driving accuracy. it can. At this time, if a plurality of driven members are screwed into one drive shaft and the screw shape is set for each driven member, the moving amount and moving direction of each driven member can be adjusted.
Further, according to the configuration in which the driven member is driven forward and backward integrally with the driving member, the energy loss during transmission of the driving force can be further reduced, so that the driving efficiency can be further increased.
Further, according to the configuration in which the driven member is guided by the cam groove along the inner peripheral surface of the holding member and is rotated and driven forward and backward, the vibrating body and the driving member are not exposed outside the holding member. The device can be further miniaturized.
Further, according to the configuration in which the interlocking member is connected to the driven member via the link mechanism that transmits the reciprocation of the driven member, the interlocking member is driven in conjunction with the reciprocation of the driven member. It is not necessary to prepare a vibrating body for individually driving each of the driving member and the interlocking member, so that the number of components can be reduced and the size of the apparatus can be reduced.
[0022]
At this time, in the present invention, it is preferable that an urging means for pressing the vibrating body toward any one of the inner peripheral surface of the driving shaft, the driving member, or the holding member is provided.
According to the present invention, the vibrating body is brought into contact with the drive shaft, the driving member, or the holding member with a predetermined pressing force, and the driven member can be more reliably driven by the frictional force between these members and the vibrating body. At the same time, the position of the driven member can be further stabilized.
[0023]
Further, in the present invention, it is preferable that the vibrating body has a vibration mode that draws an elliptical orbit by combining reciprocating vibration and bending vibration.
According to the present invention, the vibrating body vibrates in an elliptical trajectory, so that these members and the vibrating body are connected to each other on the trajectory of the vibrating body on the side near and far from the drive shaft, the driving member or the holding member. The friction force between them changes. That is, since the frictional force when the vibrating body is located on the track close to the drive shaft, the driving member or the holding member increases, the driven member is reliably driven according to the vibration direction of the vibrating body at that time. .
[0024]
Further, in the present invention, it is preferable that the vibrating body is configured to be capable of switching a vibration direction of a vibration mode that describes the elliptical orbit.
According to the present invention, the driving direction of the driven member can be arbitrarily controlled by switching the vibration direction of the vibrating body. Therefore, it is not necessary to prepare two or more vibrators according to the driving direction of the driven member, and the driven member can be driven in both the forward and backward directions by one vibrator.
[0025]
On the other hand, a lens unit of the present invention includes any one of the above-described driving devices and a housing to which the driving device is attached, and a driven member forming the driving device includes a zoom lens and a lens holding frame. It is characterized by comprising.
In addition, a lens unit of the present invention includes any one of the above-described driving devices and a housing to which the driving device is attached, and a driven member included in the driving device includes a focus lens and a lens holding frame. It may be configured.
Further, a lens unit of the present invention includes any one of the above-described driving devices, a housing to which the driving device is attached, and a lens to be attached to the housing, and the driven member constituting the driving device is It may be configured to include an image pickup device that converts an image formed by the lens into an electric signal.
[0026]
Here, the zoom lens and the focus lens may be configured by a single optical element, or may be configured by combining a plurality of optical elements.
Further, as the image pickup device, an image pickup tube, a charge-coupled device (Charge-Coupled Device, CCD) or the like can be adopted.
According to the present invention, it is possible to achieve the same effects as those described above in the lens unit. That is, the size of the lens unit can be reduced and the driving efficiency can be improved, and the object of the present invention can be achieved.
[0027]
Further, a camera of the present invention includes a lens driven by any of the above-described driving devices, a recording medium for recording an image formed by the lens, and the driving device, the lens, and the recording medium. And a case.
Further, the camera of the present invention includes any one of the above-mentioned lens units, a recording medium for recording an image formed by a lens constituting the lens unit, and a case to which these lens units and the recording medium are attached. It may be provided.
According to the present invention, the same effects as those described above can be obtained in the camera. That is, the size of the camera can be reduced and the driving efficiency can be improved, and the object of the present invention can be achieved.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in the second and subsequent embodiments described later, the same components as those in the first embodiment described below and components having similar functions are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be simplified or omitted.
[0029]
[First Embodiment]
Hereinafter, the lens unit 10 according to the first embodiment of the present invention will be described. The lens unit 10 is mounted on a camera (not shown) or manufactured and used integrally with the camera.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the lens unit 10, and FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a main part of the lens unit 10.
In FIG. 1, a lens unit 10 includes a substantially cylindrical housing 11 and a lens group 15 including three lenses 12, 13, and 14, a first lens 12, a second lens 13, and a third lens 14. And a zoom lens unit comprising:
[0030]
The first lens 12 is fitted into a first lens holding portion 16 provided on one end side (right side in FIG. 1) of the housing 11, and the second lens 13 is connected to the other end side of the housing 11 (in FIG. 1). , Left side), and are fixed to the housing 11 respectively.
The third lens 14 is a zoom lens, and is held by a lens holding frame 21 that is supported so as to be able to advance and retreat inside the housing 11 along an optical axis A from one end of the housing 11 to the other end. . That is, the driven member 22 is constituted by the lens holding frame 21 and the third lens 14, and the driven member 22 is provided so as to be able to reciprocate in both directions indicated by white arrows in FIG.
The third lens 14 is not limited to a zoom lens, but may be a focus lens. In this case, the lens unit 10 can be used as a focus lens unit by appropriately setting the configuration of the lens group 15 and the optical characteristics of each lens.
[0031]
A third lens holding portion 21A for fitting and holding the third lens 14 in the lens holding frame 21, a screw hole 21B on one side (the upper side in FIG. 1) of the third lens holding portion 21A, and a second side (FIG. 1). 1, the lower side) is formed with an insertion hole 21C.
The screw hole 21B and the insertion hole 21C are parallel to the optical axis A, and the screw portion 23A of the drive shaft 23 is screwed into the screw hole 21B, and the guide shaft 24 is inserted into the insertion hole 21C. .
[0032]
The drive shaft 23 is a substantially columnar member whose rotation axis B is disposed parallel to the optical axis A, and is rotatably supported by two bearing holes 18 provided in a flange portion of the housing 11. Have been. Further, both ends of the drive shaft 23 protrude outside the housing 11, and these protruding portions are formed to have a larger shaft diameter than the central portion where the screw portion 23 </ b> A is provided. Therefore, the movement of the drive shaft 23 in the axial direction is restricted by the peripheral edge of the bearing hole 18 of the housing 11.
Further, of the ends of the drive shaft 23, an end on the side of the second lens 13 is provided with a contact shaft portion 23B to which a vibrating body 30 described later is contacted. The contact shaft portion 23B is formed in a columnar shape, and its peripheral surface is finished without unevenness so that the contacted vibrator 30 vibrates smoothly and wear of the contact portion of the vibrator 30 is prevented. Have been.
[0033]
The guide shaft 24 is a rod-shaped member parallel to the optical axis A, and is installed on a flange portion of the housing 11. The guide shaft 24 has a function of keeping the angle of the lens holding frame 21 with respect to the optical axis A constant and a function of restricting rotation around the drive shaft 23. Accordingly, the rotation of the drive shaft 23 causes the lens holding frame 21 screwed to the drive shaft 23 to be driven forward and backward while the third lens 14 maintains the state where the third lens 14 is orthogonal to the optical axis A.
[0034]
At a position (upper in FIG. 1) adjacent to the contact shaft portion 23B of the drive shaft 23, a vibration body mounting portion 19 fixed to the housing 11 with a bracket or the like (not shown) is provided. One end of a coil spring 25 as an urging means is fixed to the vibrating body mounting portion 19, and a pedestal 26 is mounted on the other end of the coil spring 25. A vibrating body 30 having a distal end portion abutting on the peripheral surface of the contact shaft portion 23B is fixed to the pedestal 26. The vibrating body 30 is arranged so as to vibrate in a plane substantially perpendicular to the rotation axis B of the drive shaft 23 and to contact the rotation axis B at a substantially right angle.
The contact direction of the vibrating body 30 with respect to the contact shaft portion 23B is not particularly limited, and the vibrating body 30 may be in contact with the driving shaft 23 in a direction in which the driving shaft 23 can rotate.
[0035]
As shown in FIG. 2, the vibrating body 30 includes a reinforcing plate 31 formed in a substantially rectangular flat plate shape, and flat piezoelectric elements 32 provided on both front and back surfaces of the reinforcing plate 31.
The reinforcing plate 31 is integrally formed with a protrusion 31A at one end in the longitudinal direction, and the tip of the protrusion 31A is in contact with the peripheral surface of the contact shaft 23B.
At the substantially central portion in the longitudinal direction of the reinforcing plate 31, arms 31B are integrally formed on both sides in the width direction. The arms 31B project substantially perpendicularly from the reinforcing plate 31, and their ends are fixed to the pedestal 26 by screws 27, respectively.
Therefore, the vibrating body 30 vibrates with the fixed positions of the two arm portions 31B fixed to the pedestal 26 as fulcrums.
[0036]
The pedestal 26 is made of a metal plate material, and has a concave recess 26A at a portion facing the vibrating body 30 so that the rectangular flat plate-shaped portion of the vibrating body 30 does not come into contact. The pedestal 26 is restricted from moving in the thickness direction by a groove-shaped rail (not shown), and is slidably supported along the longitudinal direction of the vibrating body 30.
The coil spring 25 is mounted between the pedestal 26 and the vibrating body mounting portion 19 in a contracted state, that is, in a state having a spring force for urging the pedestal 26 toward the drive shaft 23. Therefore, the spring force of the coil spring 25 acts as a pressing force for pressing the vibrating body 30 against the drive shaft 23 via the pedestal 26.
At this time, the coil spring 25 may include a pressing force adjusting unit that changes the amount of expansion and contraction and adjusts the pressing force.
[0037]
Next, the structure of the vibrating body 30 and a driving mechanism by the vibrating body 30 will be described in detail.
The reinforcing plate 31 constituting the vibrating body 30 is formed of stainless steel or another material.
The piezoelectric elements 32 bonded to the substantially rectangular portions on both sides of the reinforcing plate 31 include lead zirconate titanate (PZT), quartz, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, It is formed of a material appropriately selected from materials such as lead zinc niobate and lead scandium niobate.
On both surfaces of the piezoelectric element 32, a nickel plating layer, a gold plating layer, and the like are formed to form electrodes. This electrode is formed with a plurality of electrodes which are electrically insulated from each other by the notch and is symmetric with respect to a center line along the longitudinal direction. In other words, two grooves 33A are formed so as to divide the piezoelectric element 32 into approximately three equal parts in the width direction. Of the three electrodes divided by these grooves 33A, the electrodes on both sides further divide the longitudinal direction into two equal parts. The groove 33B is formed so as to perform the above.
By these grooves 33A and 33B, five electrodes 32A, 32B, 32C, 32D and 32E are formed on the surface of the piezoelectric element 32. Then, among these electrodes 32A to 32E, a lead wire 34A connecting the electrodes 32A and 32E located at both ends on a diagonal line, a lead wire 34B connecting the electrodes 32B and 32D, and a lead wire 34C connected to the electrode 32C. Is connected to an application device (not shown).
These electrodes are similarly provided on both front and back piezoelectric elements 32 provided with the reinforcing plate 31 interposed therebetween. For example, the electrode 32A is formed on the back surface side of the electrode 32A.
[0038]
A predetermined electrode is selected from the electrodes 32A to 32E on the surface of the piezoelectric element 32 formed as described above, and a voltage is applied by an application device. The longitudinal vibration and the bending vibration in which the convex portion 31A vibrates in the width direction of the reinforcing plate 31 can be generated in the vibrating body 30.
Here, the frequency of the voltage applied to the piezoelectric element 32 is set such that a bending resonance point appears near the longitudinal vibration resonance point when the reinforcing plate 31 vibrates, and the convex portion 31A draws a good elliptical orbit. Further, the dimensions, thickness, material, aspect ratio, division of electrodes, and the like of the piezoelectric element 32 are appropriately determined so that the convex portion 31A can easily draw a good elliptical orbit when a voltage is applied to the piezoelectric element 32. Is done.
The waveform of the voltage applied to the vibrating body 30 is not particularly limited, and for example, a sine wave, a rectangular wave, a trapezoidal wave, or the like can be adopted.
[0039]
The driving device including the vibrating body 30, the driving shaft 23, and the driven member 22 as described above operates as follows.
When an AC voltage is applied to the appropriately selected electrodes 32A to 32E of the piezoelectric element 32 to vibrate the vibrating body 30, the vibrating body 30 vibrates in an elliptical orbit in which longitudinal vibration and bending vibration are combined. However, at this time, since the vibrating body 30 is pressed against the contact shaft portion 23B of the drive shaft 23 by the spring force of the coil spring 25, the convex portion 31A does not draw an elliptical orbit in the width direction of the reinforcing plate 31. It will vibrate. Then, the frictional force between the convex portion 31A and the contact shaft portion 23B increases on the side close to the drive shaft 23 on the elliptical trajectory to be drawn by the vibrating body 30, and the frictional force increases on the side far from the drive shaft 23. Become smaller.
Therefore, the driving force when the convex portion 31A attempts to draw a trajectory on the side close to the driving shaft 23 is increased, and the driving shaft 23 is rotationally driven in the vibration direction at that time. By repeating this operation at a predetermined frequency, the drive shaft 23 rotates in a predetermined direction around the rotation axis B.
Further, by appropriately switching the electrodes of the voltage applied to the piezoelectric element 32, the rotation direction of the drive shaft 23 can be reversed.
[0040]
As described above, the rotational movement of the drive shaft 23 causes the lens holding frame 21 and the third lens 14 screwed to the screw portion 23A of the drive shaft 23, that is, the driven member 22 to move along the optical axis A. (In the direction indicated by the white arrow in FIG. 1).
At this time, the position of the driven member 22 is detected by a position reading sensor (not shown) and fed back to the control circuit to perform drive control, so that the driven member 22 can be stopped at an arbitrary position along the optical axis A. Has become.
Note that the position reading sensor is not limited to a sensor that directly detects the position of the driven member 22, but may be a rotary encoder that detects the amount of rotation of the drive shaft 23.
Therefore, in the lens unit 10 of the present embodiment, the driving shaft 23 is rotated by the vibration of the vibrating body 30, and the driven member 22 can be driven forward and backward along the optical axis A by this rotation. The third lens 14 as a zoom lens can be stopped.
[0041]
In the present embodiment, a configuration including a link mechanism that links the second lens 13 with the third lens 14 using the second lens 13 as an interlocking member can be adopted.
FIG. 3 is a partially sectional side view showing a lens unit 10 according to a modification of the present embodiment.
In FIG. 3, the second lens 13 is held by a second lens holding frame 17A supported by the housing 11 so as to be movable along the optical axis A. A cam rod 17B penetrating the side surface of the housing 11 and protruding outward is fixed to the second lens holding frame 17A.
The same cam rod 21D as that of the second lens holding frame 17A is also fixed to the lens holding frame 21 that holds the third lens 14.
A substantially triangular cam plate 28 is supported on the side surface of the housing 11 on the projecting side of the cam rods 17A and 21D so as to be rotatable about a support portion 28A. The cam plate 28 is formed with two cam grooves 28B and 28C. The cam groove 28B is formed substantially linearly, and the cam groove 28C is formed substantially circularly. The cam rod 17B of the second lens holding frame 17A is engaged with the cam groove 28B, and the cam rod 21D of the lens holding frame 21 is engaged with the cam groove 28C.
[0042]
In the lens unit 10 according to the modified example of the present embodiment described above, when the third lens 14 and the lens holding frame 21 that are the driven members 22 are driven forward and backward by the vibration of the vibrating body 30 via the drive shaft 23. The side portion of the cam groove 28C is pushed by the cam rod 21D. Then, according to the arc shape of the cam groove 28C, the cam plate 28 rotates about the support portion 28A (in the direction of arrow R in FIG. 3). With the rotation of the cam plate 28, the cam rod 17B is guided by the cam groove 28B, and the second lens holding frame 17A and the second lens 13 move along the optical axis A. That is, the second lens 13 moves in conjunction with the forward / backward movement of the third lens 14.
The moving direction and the moving amount of the second lens 13 can be adjusted by appropriately setting the shapes of the cam grooves 28B and 28C, the distance from the support 28A, and the like. Further, the interlocking member is not limited to the second lens 13 but may be the first lens 12 or another lens.
[0043]
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The driven member 22 can be driven by bringing the vibrating body 30 into contact with the contact shaft portion 23B of the driving shaft 23 and rotating the driving shaft 23 by the vibration of the vibrating body 30. Therefore, there is no need to provide a complicated structure such as a conventionally used electromagnetic motor, its associated gears and cam rings, and the structure can be simplified, and the lens unit 10 can be downsized. Further, by driving the driven member 22 by the vibration of the vibrating body 30, the size of the vibrating body 30 can be reduced as compared with the case where the driven member 22 is driven by expansion and contraction of a conventional piezoelectric element, and the lens unit 10 can be further downsized. it can.
[0044]
(2) The driven member 22 is driven to advance and retreat along the drive shaft 23 by the rotational movement of the drive shaft 23. Therefore, compared with the case of driving by the conventional frictional coupling, the energy loss due to friction is small, so that the driving efficiency can be sufficiently improved. Further, since the driven member 22 is screwed to the drive shaft 23, the driven member 22 does not easily move when the driving is stopped, and the position thereof can be stabilized. Further, since the position of the driven member 22 is maintained even when the voltage applied to the piezoelectric element 32 of the vibrating body 30 is removed, it is not necessary to continuously apply the voltage, and power consumption can be suppressed.
[0045]
(3) By driving the driven member 22 screwed into the threaded portion 23A of the drive shaft 23 by the rotational movement of the drive shaft 23, the drive shaft 23 itself only rotates and does not move forward and backward. Can be shortened, and the lens unit 10 can be further miniaturized. Further, since the amount of advance / retreat drive via the screw portion 23A due to the rotation of the drive shaft 23 is smaller than the amplitude of the vibrating body 30, large power is not required and the driven member 22 can be driven with high accuracy. In addition, by using the drive shaft 23 having different screw inclinations of the screw portion 23A, the amount of movement of the driven member 22 can be adjusted, and the driving accuracy can be improved.
[0046]
(4) When the vibrating body 30 is brought into contact with the drive shaft 23 with a predetermined pressing force of the coil spring 25, a frictional force is generated between the projection 31A of the vibrating body 30 and the contact shaft 23B of the drive shaft 23. Is generated, the driven member 22 can be driven more reliably, and the position of the driven member 22 can be further stabilized.
[0047]
(5) When the vibrating body 30 vibrates in an elliptical orbit, the driving force when the convex portion 31A of the vibrating body 30 attempts to draw a trajectory close to the drive shaft 23 increases. , The drive shaft 23 is driven to rotate, and the driven member 22 can be reliably driven in a predetermined direction.
At this time, since the angle of the lens holding frame 21 with respect to the optical axis A is maintained by the guide shaft 24, the driven member 22 can be driven with high accuracy without the third lens 14 being inclined with respect to the optical axis A.
[0048]
(6) According to the configuration in which the second lens 13 is connected via the link plate 28 for transmitting the movement of the driven member 22 (FIG. 3), the second lens 13 is connected to the third lens 14 as the driven member 22 and Since the lens holding frame 21 is driven in conjunction with the forward / backward movement, it is not necessary to prepare a vibrating body for individually driving the driven member 22 and the second lens 13, thereby reducing the number of parts and the device. The size can be reduced.
[0049]
[Second embodiment]
Next, a lens unit 40 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the lens unit 40, the point that the driving member 45 and the driven member 44 fixed to the driving member 45 are driven along the optical axis A by the vibration of the vibrating body 30 is different from the lens unit 10 of the first embodiment described above. It is different. Hereinafter, the differences will be described in detail.
[0050]
FIG. 4 is a sectional view showing the lens unit 40.
In FIG. 4, a lens unit 40 includes a housing 41 similar to the lens unit 10 of the above-described first embodiment, and three lenses 12, 13, 13 and 14, a first lens 12, a second lens 13, and a third lens 14. And a lens group 15 composed of a zoom lens unit.
Here, the third lens 14 is held by a lens holding frame 43 that is supported so as to be able to advance and retreat inside the housing 41 along the optical axis A, and is driven by the third lens 14 and the lens holding frame 43. A member 44 is configured. That is, the driven member 44 is provided so as to be able to reciprocate in a direction along the optical axis A as a predetermined direction (a direction indicated by a white arrow in FIG. 4).
[0051]
A third lens holding portion 43A for fitting and holding the third lens 14 in the lens holding frame 43, a fixing hole 43B on one side (upper side in FIG. 4) of the third lens holding portion 43A, and a second side (FIG. 4). 4, the lower side) is formed with an insertion hole 43C.
The fixing hole 43B and the insertion hole 43C are parallel to the optical axis A, and the driving member 45 is fixed to the fixing hole 43B, and the guide shaft 46 is inserted into the insertion hole 43C.
[0052]
The driving member 45 is a long member arranged in parallel with the optical axis A, and is slidably supported by two through holes 42 provided in a flange portion of the housing 41. A portion of the driving member 45 inserted into the through hole 42 is formed in a rod shape having a circular cross section, and a driven member 44 is fixed at substantially the center in the length direction of this portion. The end of the drive member 45 on the side of the first lens 12 has an extra length that does not come off from the through hole 42 when the driven member 44 reciprocates in the housing 41. are doing.
Further, of the ends of the driving member 45, a contact surface portion 45A with which a vibrating body 30 described later is contacted is provided at an end on the second lens 13 side. The contact surface portion 45A is formed in a prismatic shape, and its surface is finished without irregularities in order to smoothly vibrate the vibrating body 30 in contact with the vibrating body 30 and to prevent abrasion of the abutting portion of the vibrating body 30. I have.
[0053]
The guide shaft 46 is a rod-shaped member parallel to the optical axis A, and is provided on a flange portion of the housing 41. The guide shaft 46 has a function of keeping the angle of the lens holding frame 43 with respect to the optical axis A constant and a function of restricting rotation around the drive member 45. Therefore, the lens holding frame 43 is driven to move forward and backward while maintaining the state where the third lens 14 is orthogonal to the optical axis A.
[0054]
A vibrating body mounting portion 19 is provided at a position facing the contact surface 45A of the driving member 45, and the vibrating body 30 is mounted on the vibrating body mounting portion 19 via a coil spring 25 and a pedestal 26. I have. The vibrating body 30 is disposed such that the tip portion abuts on the abutting surface portion 45A at a substantially right angle, and vibrates in a plane parallel to the optical axis A.
The direction in which the vibrating body 30 abuts on the abutting surface portion 45A is not particularly limited as long as the vibrating body 30 abuts from a direction in which the driving member 45 can be moved forward and backward along the optical axis A. The vibrating body 30 is the same as in the first embodiment.
[0055]
The driving device including the vibrating body 30, the driving member 45, and the driven member 44 as described above operates as follows.
When a voltage is applied to the piezoelectric element 32 of the vibrating body 30, the vibrating body 30 attempts to vibrate in an elliptical orbit that combines longitudinal vibration and bending vibration. However, since the vibrating body 30 is pressed against the contact surface 45A of the driving member 45 by the spring force of the coil spring 25, the convex portion 31A vibrates in the direction along the optical axis A without drawing an elliptical orbit. It becomes. Then, the frictional force between the convex portion 31A and the contact surface portion 45A increases on the side close to the drive member 45 on the elliptical orbit to be drawn by the vibrating body 30, and the frictional force decreases on the side far from the drive member 45. Become.
Accordingly, the driving force when the convex portion 31A attempts to draw a trajectory on the side close to the driving member 45 is increased, and the driving member 45 is driven in the vibration direction at that time. By repeating this operation at a predetermined frequency, the driving member 45 is continuously driven in a predetermined direction.
The driving direction of the driving member 45 can be reversed by appropriately switching the electrodes of the voltage applied to the piezoelectric element 32.
[0056]
By driving the driving member 45 as described above, the lens holding frame 43 and the third lens 14 fixed to the driving member 45, that is, the driven member 44 is moved along the optical axis A (in FIG. (In the direction shown by the white arrow).
At this time, the position of the driven member 44 is read by a position reading sensor (not shown), and the driven member 44 can be stopped at an arbitrary position along the optical axis A by performing feedback control to the control circuit. ing.
Therefore, in the lens unit 40 of the present embodiment, the driving member 45 and the driven member 44 are integrally advanced and retracted along the optical axis A by the vibration of the vibrating body 30, and the third lens as the zoom lens is moved at a predetermined zoom position. The lens 14 can be stationary.
[0057]
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(7) The driven member 44 fixed to the drive member 45 is integrally driven by bringing the vibrator 30 into contact with the contact surface 45A of the drive member 45 and driving the drive member 45 by the vibration of the vibrator 30. can do. Therefore, there is no need to provide a complicated structure such as a conventionally used electromagnetic motor, a gear and a cam ring associated therewith, so that the structure can be simplified and the lens unit 40 can be downsized. Further, by driving the driven member 44 by the vibration of the vibrating body 30, the size of the vibrating body 30 can be reduced as compared with the case where the driven member 44 is driven by expansion and contraction of a conventional piezoelectric element, and the lens unit 40 can be further miniaturized. it can.
[0058]
(8) The driven member 44 is driven to move forward and backward integrally with the driving member 45. Therefore, compared with the case of driving by the conventional frictional coupling, the energy loss due to friction is small, so that the driving efficiency can be sufficiently improved. Furthermore, since the vibrating body 30 is in contact with the contact surface 45A of the driving member 45, the driven member 44 does not easily move when the driving is stopped, and its position can be stabilized. Further, since the position of the driven member 44 is maintained even when the voltage applied to the piezoelectric element 32 of the vibrating body 30 is removed, it is not necessary to continuously apply the voltage, and power consumption can be suppressed.
[0059]
(9) Since the driving member 45 and the driven member 44 are integrally driven forward and backward by the vibration of the vibrating body 30, the energy loss due to friction can be further reduced as compared with the first embodiment, so that the driving efficiency is improved. Can be further increased.
[0060]
(10) When the vibrating body 30 is brought into contact with the driving member 45 with a predetermined pressing force of the coil spring 25, a predetermined friction is generated between the convex portion 31A of the vibrating body 30 and the contact surface 45A of the driving member 45. A force is generated, and the driven member 44 can be driven more reliably, and the position of the driven member 44 can be further stabilized.
[0061]
(11) Since the vibrating body 30 vibrates along an elliptical orbit, the driving force when the convex portion 31A of the vibrating body 30 attempts to draw a trajectory close to the driving member 45 increases, and the vibration direction at that time , The driving member 45 and the driven member 44 are reliably driven.
At this time, since the angle of the lens holding frame 43 with respect to the optical axis A is maintained by the guide shaft 46, the driven member 44 can be driven with high accuracy without the third lens 14 being inclined with respect to the optical axis A.
[0062]
[Third embodiment]
Next, a lens unit 50 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
5 to 7 are a sectional view, a side view, and a partially sectional perspective view showing the lens unit 50, respectively.
5 to 7, a lens unit 50 for a zoom lens includes a housing 51 as a cylindrical holding member provided around an optical axis A, and a first lens 62 and a second lens 72. Unit.
On the inner peripheral surface 51A of the housing 51, there are provided two cam grooves 52 and 53 which are formed in a spiral shape opposite to each other.
[0063]
The first lens 62 and the second lens 72 are held by the first lens holding frame 61 and the second lens holding frame 71, respectively, and the first driven member 63 is separated from the first lens holding frame 61 and the first lens 62. The second driven member 73 is constituted by the second lens holding frame 71 and the second lens 72. That is, the first lens holding frame 61 and the second lens holding frame 71 are formed with lens holding portions 61A and 71A for holding the first lens 62 and the second lens 72, respectively. The lenses 62 and 72 are fitted.
Further, cams 61B and 71B that engage with the cam grooves 52 and 53 are provided on the outer peripheral portions of the first lens holding frame 61 and the second lens holding frame 71, respectively. When the cams 61B and 71B are guided by the cam grooves 52 and 53, the first driven member 63 and the second driven member 73 respectively rotate along the inner peripheral surface 51A of the housing 51. Accordingly, it is supported so as to reciprocate along the optical axis A (in the direction indicated by a white arrow in FIG. 5).
[0064]
A guide shaft 64 extending toward the second lens holding frame 71 in parallel with the optical axis A is fixed to the first lens holding frame 61, and an insertion hole through which the guide shaft 64 is inserted into the second lens holding frame 71. 71C are formed. That is, the first lens holding frame 61 and the second lens holding frame 71 are connected to each other by the guide shaft 64 as a connecting member, so that one rotational motion is transmitted to the other.
A vibrating body 30 is attached to a side surface of the second lens holding frame 71. The vibrating body 30 has an end portion abutting on the inner peripheral surface 51A of the housing 51 at a substantially right angle, and a light source. It is arranged to vibrate in a plane substantially perpendicular to the axis A.
The direction in which the vibrating body 30 abuts on the inner peripheral surface 51A is not particularly limited, and the vibrating body 30 abuts from a direction in which the second lens holding frame 71 can be rotated along the inner peripheral surface 51A. Just fine. Further, the vibrating body 30 is the same as that in the first embodiment described above, and may be pressed toward the inner peripheral surface 51A of the housing 51 by the same urging means as in the first embodiment. .
[0065]
The driving device including the vibrating body 30, the housing 51, the first driven member 63, the second driven member 73, and the guide shaft 64 operates as follows.
When a voltage is applied to the piezoelectric element 32 of the vibrating body 30, the vibrating body 30 attempts to vibrate in an elliptical orbit that combines longitudinal vibration and bending vibration. However, since the vibrating body 30 is in contact with the inner peripheral surface 51A of the housing 51, the convex portion 31A vibrates in a direction along the inner peripheral surface 51A without drawing an elliptical orbit. The frictional force between the convex portion 31A and the inner peripheral surface 51A on the side near the inner peripheral surface 51A on the elliptical orbit to be drawn by the vibrating body 30 increases, and the frictional force on the side farther from the inner peripheral surface 51A. Becomes smaller.
Accordingly, the driving force when the convex portion 31A attempts to draw a trajectory on the side closer to the inner peripheral surface 51A becomes large, and the second driven member 73 is rotationally driven in the direction opposite to the vibration direction at that time. It becomes. By repeating this operation at a predetermined frequency, the second driven member 73 is continuously driven to rotate in a predetermined direction.
At this time, the first driven member 63 connected to the second driven member 73 by the guide shaft 64 is also driven to rotate similarly to the second driven member 73.
The driving direction of the second driven member 73 and the first driven member 63 can be reversed by appropriately switching the electrodes of the voltage applied to the piezoelectric element 32.
[0066]
The first driven member 63 and the second driven member 73 rotated and driven as described above are moved along the optical axis A by the cams 61B and 71B provided on them being guided by the cam grooves 52 and 53. (In the direction indicated by the white arrow in FIG. 5). That is, the first driven member 63 and the second driven member 73 are driven forward and backward in directions opposite to each other, and the first lens 62 and the second lens 72 included therein are driven so as to approach or move away from each other.
At this time, the positions of the first driven member 63 and the second driven member 73 are read by a position reading sensor (not shown), and the first driven member 63 and the second driven member 63 are driven by feedback to a control circuit. The member 73 can be stopped at an arbitrary position along the optical axis A.
Therefore, in the lens unit 50 of the present embodiment, the first driven member 63 and the second driven member 73 are driven forward and backward along the optical axis A by the vibration of the vibrating body 30, and are stopped at a predetermined position. It becomes.
[0067]
In the present embodiment, the cam grooves 52 and 53 are formed in spirals in directions different from each other. However, the present invention is not limited to this, and the cam grooves 52 and 53 may be formed in spirals having the same rotation direction. At this time, if the angles of the cam grooves 52 and 53 with respect to the optical axis A are the same, the first driven member 63 and the second driven member 73 are driven forward and backward without changing the distance between each other. . Further, if the cam grooves 52 and 53 are formed so as to have different angles with respect to the optical axis A, the first driven member 63 and the second driven member 73 change the distance in the same direction and each other. It is driven forward and backward while moving.
In the present embodiment, both the cam grooves 52 and 53 are formed in a spiral shape, but the present invention is not limited to this, and only one of the cam grooves 52 and 53 may be formed in a spiral shape. For example, only the cam groove 52 for guiding the first driven member 63 can be formed in a spiral shape, and the cam groove 53 for guiding the second driven member 73 can be formed in a circumferential shape. With this configuration, the second driven member 73 rotationally moves along the inner peripheral surface 51 </ b> A of the housing 51 by the vibration of the vibrating body 30, and this rotational movement is transmitted to the first driven member 63 by the guide shaft 64. Reportedly. Then, the first driven member 63 is guided by the cam groove 52 and driven to advance and retreat along the optical axis A together with the rotational movement.
[0068]
In the present embodiment, the first driven member 63 and the second driven member 73 are connected by the guide shaft 64, but the invention is not limited thereto, and the guide shaft 64 can be omitted. At this time, the first lens holding frame 61 and the first lens 62 are fixed to the housing 51, and only the second driven member 73 constituted by the second lens holding frame 71 and the second lens 72 is the driven member. . With this configuration, the second driven member 73 rotates along the inner peripheral surface 51 </ b> A of the housing 51 due to the vibration of the vibrator 30, and is guided by the cam groove 53 to advance and retreat along the optical axis A. It will be driven.
Further, although the driven member is configured to have the first lens 62 and the second lens 72, the invention is not limited thereto, and an image sensor (not shown) that converts an image formed by the lens into an electric signal. May be provided. Specifically, a charge-coupled device (Charge-Coupled Device, CCD) as an image sensor can be provided instead of the second lens 72. With this configuration, by operating the drive mechanism as described above and aligning the charge-coupled device with the image-forming position of the first lens 62, the image formed by the first lens 62 can be read by the charge-coupled device. Can be.
[0069]
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(12) The vibrating body 30 is brought into contact with the inner peripheral surface 51A of the housing 51, and the second driven member 73 is rotationally driven by the vibration of the vibrating body 30, thereby being connected to the second driven member 73 by the guide shaft 64. The driven first driven member 63 can be rotationally driven. The first driven member 63 and the second driven member 73 are guided by the cam grooves 52 and 53, respectively, and are driven forward and backward along the optical axis A.
Therefore, there is no need to provide a complicated structure such as a conventionally used electromagnetic motor, a gear and a cam ring attached thereto, and the structure can be simplified, and the lens unit 50 can be downsized. Further, by driving the first driven member 63 and the second driven member 73 by the vibration of the vibrating body 30, the size of the vibrating body 30 is reduced as compared with the conventional case where the piezoelectric element is driven by expansion and contraction. The size of the lens unit 50 can be further reduced.
[0070]
(13) The first driven member 63 and the second driven member 73 are guided by the inner peripheral surface 51 </ b> A of the housing 51 to be driven forward and backward. Therefore, compared with the case of driving by the conventional frictional coupling, the energy loss due to friction is small, so that the driving efficiency can be sufficiently improved. Further, since the cams 61B and 71B are engaged with the cam grooves 52 and 53, the first driven member 63 and the second driven member 73 do not easily move when the driving is stopped, and their positions are stabilized. Can be done.
[0071]
(14) The first driven member 63 and the second driven member 73 are guided by the cam grooves 52 and 53 along the inner peripheral surface 51A of the housing 51 and are driven to rotate and advance / retreat, whereby the housing 51 is moved. Since the vibrating body 30 and the like are not exposed to the outside of the lens unit, the lens unit 50 can be further reduced in size as compared with the above-described first and second embodiments.
[0072]
(15) Since the vibrating body 30 vibrates while drawing an elliptical orbit, the driving force when the convex portion 31A of the vibrating body 30 attempts to draw a trajectory close to the inner peripheral surface 51A of the housing 51 increases. The second driven member 73 is reliably driven in the direction opposite to the vibration direction at that time.
[0073]
Although the best configuration and method for carrying out the present invention have been disclosed in the above description, the present invention is not limited to this.
That is, the present invention has been particularly shown and described with particular reference to particular embodiments, but without departing from the spirit and scope of the present invention with respect to the embodiments described above. Those skilled in the art can make various modifications in the shape, material, quantity, and other detailed configurations.
[0074]
For example, in each of the above-described embodiments, one or two driven members are driven by one vibrator 30, but the invention is not limited to this, and two or more driven members may be driven by two or more vibrators. Good. Specifically, a vibrating body having a vibration mode of only reciprocating vibration is prepared for each of the driven member in both forward and backward directions, and is applied to the inner peripheral surface of the driving shaft, the driving member, or the holding member according to the driving direction. Contact The driven member can be driven in an arbitrary direction by individually controlling, vibrating, and stopping the vibrating body corresponding to each driving direction.
With this configuration, even when each of the vibrators vibrates not only in the elliptical vibration but also in a simple vibration mode of only the reciprocal vibration, the driven member can be driven forward and backward in a predetermined direction. Can be easily done.
[0075]
Further, in the configuration in which the driven member is driven by the two or more vibrating bodies as described above, for example, the layout of the vibrating body that abuts on the driving shaft or the driving member in a state inclined in the driving direction can be easily implemented. it can. That is, when the driven member is driven forward and backward by switching the driving direction of one vibrating body, it is necessary to strictly adjust the contact direction and the contact angle of the vibrating body in order to equalize the driving force in both the forward and backward directions. There is. Therefore, when the vibrating body is arranged in a state inclined with respect to the driving direction, the driven member can be reliably driven by appropriately arranging two or more vibrating bodies, and the degree of freedom of the layout of the vibrating body is increased. Increase.
[0076]
Further, in each of the above-described embodiments, the drive shaft 23 and the drive member 45 are driven in either the drive direction of rotation or the forward / backward movement by the vibration of the vibrating body 30. It may be something. Specifically, the drive shaft 23 in the first embodiment described above can be rotationally driven, and can be supported in the axial direction so as to be able to move forward and backward, and a vibrating body for driving in this direction can be arranged. With this configuration, the driven member can be driven at a high speed in the axial direction of the drive shaft in accordance with the amplitude of the vibrating body, and can be driven at a low speed by transmitting the rotational motion of the drive shaft at a reduced speed by the screw portion of the drive shaft. . Therefore, by appropriately combining high-speed driving and low-speed driving, the driven member can be driven at higher speed and with higher accuracy.
[0077]
Further, in the first embodiment described above, the lens holding frame 21 is screwed to the drive shaft 23 to drive the third lens 14 and the lens holding frame 21 which are the driven members 22, but the present invention is not limited to this. A plurality of driven members can be screwed into one drive shaft. At this time, if the screw shape (pitch, direction, diameter) is set according to the position where each driven member is screwed, only the drive shaft is rotated in a predetermined direction by the vibrator, and The moving amount and moving direction can be adjusted arbitrarily.
[0078]
In the above-described third embodiment, the cam grooves 52 and 53 are provided on the inner peripheral surface of the housing 51 that is the holding member, and the first lens holding frame 61 and the second lens holding frame that are the driven members 63 and 73. Although the cams 61B and 71B are formed on the 71 side, the present invention is not limited to this, and a cam can be provided on the holding member side and a cam groove can be provided on the driven member side. However, when the driven member moves forward and backward, the length of the driven member in the driving direction is formed to be long according to the driving stroke so that the cam on the holding member side does not come off from the cam groove of the driven member. Need to be kept.
Further, in the above-described third embodiment, the vibrating body 30 is fixed to the second lens holding frame 71, which is the driven member 73, but is not limited thereto, and may be fixed to the holding member side. However, at this time, the length of the driven member in the driving direction is formed to be long according to the driving stroke so that the vibrating body does not come off from the contact surface of the driven member when the driven member moves forward and backward. Need to be kept.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the driving device, the lens unit, and the camera of the present invention, there is an effect that the driving efficiency can be sufficiently increased while the size is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a lens unit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a main part of the lens unit of the embodiment.
FIG. 3 is a partially sectional side view showing a lens unit according to a modification of the embodiment.
FIG. 4 is a sectional view showing a lens unit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a lens unit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a side view showing the lens unit of the embodiment.
FIG. 7 is a perspective view, partially in section, showing the lens unit of the embodiment.
[Explanation of symbols]
10, 40, 50 ... lens unit, 11, 41, 51 ... housing, 12, 13, 14, 62, 72 ... lens, 17B, 21D ... cam rod as link mechanism, 21, 43, 61, 71 ... lens Holding frame, 22, 44 driven member, 23 drive shaft, 23A screw portion, 25 coil spring as biasing means, 28 cam plate as link mechanism, 30 vibrator, 32 piezoelectric element, 45: driving member, 51A: inner peripheral surface, 52, 53: cam, 61B, 71B: cam groove, 63: first driven member, 64: guide shaft as a connecting member, 73: second driven member, A ... the optical axis as a predetermined direction.

Claims (16)

圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、
軸回りに回転自在に設けられ、ねじ部が形成された駆動軸と、
前記駆動軸のねじ部に螺合された被駆動部材とを備え、
前記振動体は、前記駆動軸の周面に当接され、前記振動体の振動によって前記駆動軸が回転運動するとともに、前記被駆動部材が前記駆動軸の軸方向に沿って進退駆動されることを特徴とする駆動装置。
A vibrating body that includes a piezoelectric element and vibrates by deformation of the piezoelectric element;
A drive shaft provided rotatably around the shaft and having a threaded portion;
A driven member screwed to a screw portion of the drive shaft,
The vibrating body is in contact with the peripheral surface of the drive shaft, and the drive shaft is rotated by the vibration of the vibrator, and the driven member is driven forward and backward along the axial direction of the drive shaft. A driving device characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の駆動装置において、
前記被駆動部材は、前記駆動軸に沿った異なる位置に複数設けられ、これらの被駆動部材が螺合される前記ねじ部は、各々の被駆動部材の位置ごとに所定のねじ形状に形成され、
前記被駆動部材は、それぞれ前記ねじ形状に応じて進退駆動されることを特徴とする駆動装置。
The drive device according to claim 1,
A plurality of the driven members are provided at different positions along the drive shaft, and the screw portion to which these driven members are screwed is formed in a predetermined screw shape for each position of each driven member. ,
The driving device, wherein the driven members are driven forward and backward in accordance with the respective screw shapes.
圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、
所定方向に沿って進退移動自在に設けられた駆動部材と、
前記駆動部材に固定された被駆動部材とを備え、
前記振動体は、前記駆動部材の表面のうちの前記進退移動方向に沿った表面に当接され、前記振動体の振動によって前記駆動部材および前記被駆動部材が一体に進退駆動されることを特徴とする駆動装置。
A vibrating body that includes a piezoelectric element and vibrates by deformation of the piezoelectric element;
A driving member provided to be movable forward and backward along a predetermined direction,
A driven member fixed to the driving member,
The vibrating body is in contact with a surface of the driving member along the moving direction of the moving member, and the driving member and the driven member are integrally driven by the vibration of the vibrating body. Drive device.
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の駆動装置において、
前記被駆動部材には、当該被駆動部材の進退移動を伝達するリンク機構を介して連動部材が連結され、
前記連動部材は、前記被駆動部材の進退移動に連動し、当該移動方向に沿って駆動されることを特徴とする駆動装置。
The driving device according to any one of claims 1 to 3,
An interlocking member is connected to the driven member via a link mechanism that transmits the forward / backward movement of the driven member,
The driving device, wherein the interlocking member is driven in the moving direction in conjunction with the forward and backward movement of the driven member.
圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、
円筒状の保持部材と、この保持部材の内周面に沿って回転自在に設けられ、前記振動体が固定された被駆動部材とを備え、
前記保持部材の内周面および前記被駆動部材の外面のいずれか一方には、他方に設けられた螺旋状のカム溝に係合するカムが設けられ、
前記振動体は、前記保持部材の内周面に当接され、前記振動体の振動によって、前記被駆動部材が前記保持部材の内周面に沿って回転運動するとともに、前記カム溝に案内されて進退駆動されることを特徴とする駆動装置。
A vibrating body that includes a piezoelectric element and vibrates by deformation of the piezoelectric element;
A cylindrical holding member, and a driven member provided rotatably along the inner peripheral surface of the holding member, the vibrating body being fixed,
Either the inner peripheral surface of the holding member or the outer surface of the driven member is provided with a cam that engages a spiral cam groove provided on the other,
The vibrating body is in contact with the inner peripheral surface of the holding member, and the driven member is rotated by the vibration of the vibrating member along the inner peripheral surface of the holding member and is guided by the cam groove. A drive device characterized by being driven forward and backward.
圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、
円筒状の保持部材と、この保持部材の内周面に沿って回転自在に設けられた2つの被駆動部材と、
前記2つの被駆動部材を互いに連結し、一方の回転運動を他方に伝える連結部材とを備え、
前記保持部材の内周面および前記2つの被駆動部材の外面のいずれか一方には、他方に設けられたカム溝に係合するカムが設けられ、
前記カム溝は、前記2つの被駆動部材の各々に対応した一方側が螺旋状で他方側が円周状に、または、両方が螺旋状に形成され、
前記振動体は、前記2つの被駆動部材のいずれか一方に固定されるとともに、前記保持部材の内周面に当接され、
前記振動体の振動によって前記2つの被駆動部材が前記保持部材の内周面に沿って回転運動するとともに、当該2つの被駆動部材の一方または両方が前記カム溝に案内されて進退駆動されることを特徴とする駆動装置。
A vibrating body that includes a piezoelectric element and vibrates by deformation of the piezoelectric element;
A cylindrical holding member, two driven members rotatably provided along the inner peripheral surface of the holding member,
A connecting member for connecting the two driven members to each other and transmitting one rotational motion to the other;
On one of the inner peripheral surface of the holding member and the outer surface of the two driven members, a cam that engages with a cam groove provided on the other is provided.
The cam groove has a spiral shape on one side and a circumferential shape on the other side corresponding to each of the two driven members, or a spiral shape on both sides,
The vibrating body is fixed to one of the two driven members and is in contact with an inner peripheral surface of the holding member.
The two driven members rotate along the inner peripheral surface of the holding member due to the vibration of the vibrating body, and one or both of the two driven members are guided by the cam groove to be driven forward and backward. A drive device characterized by the above-mentioned.
圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、
円筒状の保持部材と、この保持部材の内周面に沿って回転自在に設けられた被駆動部材とを備え、
前記保持部材の内周面および前記被駆動部材の外面のいずれか一方には、他方に設けられた螺旋状のカム溝に係合するカムが設けられ、
前記振動体は、前記保持部材に固定され、かつ、前記被駆動部材の外面に当接され、
前記振動体の振動によって、前記被駆動部材が前記保持部材の内周面に沿って回転運動するとともに、前記カム溝に案内されて進退駆動されることを特徴とする駆動装置。
A vibrating body that includes a piezoelectric element and vibrates by deformation of the piezoelectric element;
A cylindrical holding member, comprising a driven member rotatably provided along the inner peripheral surface of the holding member,
Either the inner peripheral surface of the holding member or the outer surface of the driven member is provided with a cam that engages a spiral cam groove provided on the other,
The vibrator is fixed to the holding member, and is in contact with an outer surface of the driven member,
A driving device, wherein the driven member rotates along the inner peripheral surface of the holding member by the vibration of the vibrating body, and is guided by the cam groove to be driven forward and backward.
圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、
円筒状の保持部材と、この保持部材の内周面に沿って回転自在に設けられた2つの被駆動部材と、
前記2つの被駆動部材を互いに連結し、一方の回転運動を他方に伝える連結部材とを備え、
前記保持部材の内周面および前記2つの被駆動部材の外面のいずれか一方には、他方に設けられたカム溝に係合するカムが設けられ、
前記カム溝は、前記2つの被駆動部材の各々に対応した一方側が螺旋状で他方側が円周状に、または、両方が螺旋状に形成され、
前記振動体は、前記保持部材に固定され、かつ、前記被駆動部材のいずれか一方の外面に当接され、
前記振動体の振動によって前記2つの被駆動部材が前記保持部材の内周面に沿って回転運動するとともに、当該2つの被駆動部材の一方または両方が前記カム溝に案内されて進退駆動されることを特徴とする駆動装置。
A vibrating body that includes a piezoelectric element and vibrates by deformation of the piezoelectric element;
A cylindrical holding member, two driven members rotatably provided along the inner peripheral surface of the holding member,
A connecting member for connecting the two driven members to each other and transmitting one rotational motion to the other;
On one of the inner peripheral surface of the holding member and the outer surface of the two driven members, a cam that engages with a cam groove provided on the other is provided.
The cam groove has a spiral shape on one side and a circumferential shape on the other side corresponding to each of the two driven members, or a spiral shape on both sides,
The vibrator is fixed to the holding member, and is in contact with one of the outer surfaces of the driven member,
The two driven members rotate along the inner peripheral surface of the holding member due to the vibration of the vibrating body, and one or both of the two driven members are guided by the cam groove to be driven forward and backward. A drive device characterized by the above-mentioned.
請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の駆動装置において、
前記振動体を前記駆動軸、前記駆動部材、または前記保持部材の内周面のいずれかに向かって押圧する付勢手段を備えたことを特徴とする駆動装置。
The drive device according to any one of claims 1 to 8,
A drive device comprising: biasing means for pressing the vibrating body toward any one of the drive shaft, the drive member, and the inner peripheral surface of the holding member.
請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の駆動装置において、
前記振動体は、往復振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描く振動モードを有していることを特徴とする駆動装置。
The driving device according to any one of claims 1 to 9,
The driving device, wherein the vibrator has a vibration mode that draws an elliptical orbit combining reciprocating vibration and bending vibration.
請求項10に記載の駆動装置において、
前記振動体は、前記楕円軌道を描く振動モードの振動方向を切り替え自在に構成されていることを特徴とする駆動装置。
The drive device according to claim 10,
A driving device, wherein the vibrating body is configured to be capable of switching a vibration direction of a vibration mode that describes the elliptical orbit.
請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体とを備え、
前記駆動装置を構成する被駆動部材がズームレンズおよびレンズ保持枠を有して構成されていることを特徴とするレンズユニット。
A drive device according to any one of claims 1 to 11, and a housing to which the drive device is attached,
A lens unit, wherein a driven member constituting the driving device has a zoom lens and a lens holding frame.
請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体とを備え、
前記駆動装置を構成する被駆動部材がフォーカスレンズおよびレンズ保持枠を有して構成されていることを特徴とするレンズユニット。
A drive device according to any one of claims 1 to 11, and a housing to which the drive device is attached,
A lens unit, wherein a driven member constituting the driving device has a focus lens and a lens holding frame.
請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体と、この筐体に取り付けられるレンズとを備え、
前記駆動装置を構成する被駆動部材が前記レンズによって結像される像を電気信号に変換する撮像素子を有して構成されていることを特徴とするレンズユニット。
A driving device according to any one of claims 1 to 11, a housing to which the driving device is attached, and a lens to be attached to the housing,
A lens unit, wherein a driven member constituting the driving device is provided with an imaging element for converting an image formed by the lens into an electric signal.
請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の駆動装置により駆動されるレンズと、このレンズによって結像される像を記録する記録媒体と、これらの駆動装置、レンズおよび記録媒体が収納されるケースとを備えたことを特徴とするカメラ。A lens driven by the driving device according to any one of claims 1 to 11, a recording medium for recording an image formed by the lens, and the driving device, the lens, and the recording medium. A camera comprising a case. 請求項12ないし請求項14のいずれかに記載のレンズユニットと、このレンズユニットを構成するレンズによって結像される像を記録する記録媒体と、これらのレンズユニットおよび記録媒体が取り付けられるケースとを備えたことを特徴とするカメラ。15. The lens unit according to claim 12, a recording medium for recording an image formed by a lens constituting the lens unit, and a case to which the lens unit and the recording medium are attached. A camera comprising:
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